光催化纳米材料可以氧化工业废水中的苯类、酚类、胺类、酸类、烃类、醇类和酯类等有机污染物及环己烷、二氯甲烷和乙酸乙酯等大多数常见的有机试剂, 使其降解为无污染物质, 从而改善环境问题^[8]。英国环保公司报道一种常温催化技术, 利用太阳光和纳米TiO₂分解工业废水中的多氯联苯类物质, 可以逐步改善水环境。研究表明^{[9, 10]}, 纳米TiO₂在太阳光作用下, 可以高效降解酚类有机污染物, 使其逐步降解为水和二氧化碳等物质。

染料是一种成分复杂且颜色浓重的有机污染物。染料工厂生产过程中产生大量废水等污染物, 严重污染环境, 并对人体健康构成严重威胁。于兵川等^[11]研究表明, 用纳米TiO₂光催化降解技术处理毛纺染厂废水, 能使有机物完全矿化并且不存在二次污染, 该方法具有节省投资、高效和节能等特点。

化工厂污水中常常含有许多无机污染物质, 主要是具有回收价值的贵重金属和有毒难降解且无回收价值的无机物, 直接排放对人体危害很大, 贵金属难溶会导致在人体长期停留影响下一代, 而且从污水中流失也是资源的浪费。纳米TiO₂的特殊性能能够将高氧化态的贵重金属离子如汞离子、银离子和铂离子等吸附于表面, 且堆积在催化剂表面, 这样既可以消除废水的毒性, 又可以从废水中回收贵重金属^[12]。于兵川等^[11]研究表明, 光催化纳米材料可还原高氧化态有毒无机物或氧化低氧化态有毒无机物, 在无机废水方面应用前景广阔。

由于水中含有一些易溶杂质及细菌等难以处理的有害物质而影响水质, 导致饮水安全得不到保障, 损害健康, 常规的水质净化无法深度处理水中特定杂质和细菌。李田等^[13]开发了一种新型催化膜, 在玻璃上涂刷一层纳米TiO₂薄膜, 可以去除水中有机物, 去除率高达60%, 此方法有效降低了水质中污染物及部分细菌。

近年来, 尝试各种方法降低大气中的SO₂、CO和NOx等有害气体含量, 使这些气体在空气中不超标, 降低对人类身体健康的损害。胡将军等^[14]发现在紫外环境下, 以纳米TiO₂作为催化剂, 可以有效去除甲醛气体。研究表明, 光致空气清洁剂是一种光催化剂和纳米材料组合形成, 可以在室内、室外具有墙体空间进行涂抹, 在光作用下, 光致空气清洁剂就可以吸附并氧化NO、SO₂和NH₃等有害气体, 达到净化空气的效果^[15]。

光催化纳米材料技术是一种近年来发展的处理城市生活垃圾的新型技术。卓成林等^[16]研究了常规TiO₂材料和纳米TiO₂材料处理固体垃圾的效果, 对比研究表明, 纳米TiO₂材料处理固体垃圾速率提升明显, 具有较明显的优越性, 应用前景良好。

随着工业化程度的逐渐增加, 工业有机废气污染严重, 尤其是在化学品、染料和皮革化工等行业生产与使用过程中产生大量污染物。近年来, 发展了等离子体-光催化体系净化技术^[18], 能够有效降解VOCS和NO_X等污染性气体, 达到治理空气的目的。

随着我国汽车数量不断上升, 汽车尾气处理问题对我国环境污染的治理提出了新的挑战, 既能快速处理汽车尾气又能节约处理成本成为当今研究的重要课题。翁端等^[19]研究表明, 稀土钙钛矿催化材料和铈锆固溶体催化材料对汽车尾气处理均有很好的效果; 还可用于家用发电机、庭院剪草机、小型灌溉设备、水上动力设备以及其他方面的尾气处理。

我国能源结构以传统的化石能源为主, 化石能源使用过程中, 排放大量污染性气体, 环境污染日益严重。赵岳等^[20]深入研究了稀土催化剂, 稀土催化剂可以有效催化化石能源产生的污染气体, 具有优良的脱硫、脱硝性能。胡辉等^{[21, 22]}研究了负载型双组分催化剂和单组分催化剂的催化效果, 结果表明, SO₂的催化还原温度表现出较大的差异, 双组分负载催化剂的活化温度相对降低了(50~100) ℃, 活性更高。德国Bergbau-Forschung公司开发出一种新型的活性炭联合法, 脱硫率和脱氮率分别为98%和80%^{[23, 24]}。

焦化废水成分复杂, 既含有油脂和芳烃等有机物, 又含有无机物, 毒性很大, 是一种高浓度酚氰废液, 严重污染生态环境和威胁人体健康, 处理难度非常高。在对焦化废水处理技术方面生效甚微, 传统普通生化方法虽然可以去除酚、氰等污染物, 但并不能更深层次的处理污染物^[18]。因此, 近年来发展了一种新型的现代净化技术— — 催化湿式氧化。邹东雷等^[25]采用非均相催化氧化的处理方法, 以γ -Al₂O₃为催化剂, 并使用80 g· L^-1的硝酸铜溶液浸渍, 结果表明, 此方法对焦化废水的处理明显效果, 使焦化废水的污染得到更好治理。