太白金星
第10楼2009/04/16
一、光触媒(Photocatalyst)是光(Photo=Light)+触媒(催化剂)(catalyst)的合成词。即光催化氧化法,纳米光催化剂TiO2。它是将紫外光辐射(UV)和氧化剂结合使用的方法。在紫外光的激发下,氧化剂光分解产生氧化能力更强的自由基(如HO·)和活性氧,具有很强的光氧化还原功能,可氧化分解各种有机化合物和部分无机物,能破坏细菌的细胞膜和固化病毒的蛋白质,从而可以氧化许多单用氧化剂无法分解的难降解有机污染物,其特点是在常温常压下,利用催化剂、光和空气就能将污染物降解并最终矿化为CO2、H2O和无机离子等。
二、TiO2光催化机理
当纳米级二氧化钛超微粒子接受波长为388nm以下的紫外线照射时,其内部由于吸收光能而激发产生电子空穴对,即光生载流子,然后迅速迁移到其表面并激活被吸附的氧和水分,产生活性自由氢氧基(•OH)和活性氧(•O),当污染物以及细菌吸附其表面时,就会发生链式降解反应。
光触媒经388nm波长以下的光照后被激发形成电子电洞对,会将附近分子(H2O、O2)游离形成正、负离子或自由基(OH_、OH•…)。
①TiO2+hv → h++e—;②OH-+h+ → OH•;③O2+e— → O2—
污染物质遇上氢氧自由基即被分解,形成中间产物,或是无害的水及二氧化碳,因此可以达到去污及灭菌的目的,反应式如下:
OH•+ pollutant + O2 → products (CO2, HO2•...)
三、光催化影响因素
1、紫外线光源(<380nm),因此最好为紫外光源;
2、TiO2的晶相组成(一般为锐钛矿(Anatase)相);
3、TiO2薄膜的晶粒尺寸(纳米级的好,半导体颗粒尺寸接近10nm);
4、TiO2薄膜的表面面积和表面预处理;
5、TiO2薄膜的厚度;
6、TiO2薄膜的化学计量比偏离及氧空位
四、光触媒运用的难点
1、需要用能量高的紫外光照射。
2、TiO2稳定性不行,很容易失去催化态。
3、光触媒目前最大的难题是纳米级的TiO2无法固载于某载体上,因此造成回收困难、处理费用巨大等问题。