光催化氧化技術，源（yuán）和環保為您介紹！

之前有為大家介紹了UV光解和光催化氧化（huà）技術裏（lǐ）麵的光解技術，亚洲国产成人精品久久久国产成人一区二区三区综合区精品久久久中文字幕一区環保小編接（jiē）著為您介紹光催化技術，一般情況下我們又稱其（qí）為光氧催化技術。

1、半導體的能帶結構

半導（dǎo）體的能帶結構通常是由一（yī）個（gè）充滿電子的地價帶和一個高空的高能導帶構成，價帶和導帶之間（jiān）的區域稱（chēng）為禁帶，域的大（dà）小稱為禁帶寬度。半導體的禁帶寬度一般為（wéi）0.2～3.0eV是一個不連續區域。半導體的（de）光催化特性就是由它的特殊能帶結構（gòu）所決定的。當（dāng）用能量（liàng）等於（yú）或大於半導體帶隙能的光波輻射半導體時，處於價帶上的電子就會被激發到導帶（dài）上並在電場作（zuò）用（yòng）下遷（qiān）移到離子表麵，於是在價帶上形成了空穴，從（cóng）而產生了具有高活性的（de）空（kōng）穴電子對空穴可以奪取半導體表麵被（bèi）吸（xī）附（fù）物（wù）質或溶劑中的電子，使原本不吸收光的物質被激活並被氧化，電子受體通過接（jiē）受表麵的電子而被還原。
2、光（guāng）催化（huà）技（jì）術原理
1972年，日本 Fujishima發現了光催化現象。1999年由於納米技術得到了（le）突破性進展光催化終於正式登上了國際研究舞台（tái）。經過多（duō）年的研究和積累，光催化產品的（de）技術與（yǔ）應用等已（yǐ）相當成熟。
TiO₂屬於一種n型（xíng）半導體材料，它的禁帶寬度為3.2ev(銳鈦礦)，當它受到波長小於或等（děng）於387.5nm的光(紫外光)照（zhào）射時，價帶的電子就會獲得（dé）光子的能量而躍遷至導帶，形成光生（shēng）電子(e);而（ér）價帶中則相應地形成光生（shēng）空（kōng）穴(h+)，如圖9-1所示。

光氧催化是利用TiO₂作為（wéi）催化劑的光催化過程，光催化是利用紫外（wài）光波照射TIO₂，在有水分（fèn）的情況下產生羥基自由基(?OH)和活性氧物質(?O_2 ，H₂O?)，其中羥基自由基（jī）(?OH)是光催化反應中一種主要的活性物質，對光催化氧化（huà）起決定作用。羥基自由基具有很高的（de）反應能(120kJ/molD)，高於有機物中的各類化學鍵能，如（rú）C-C(83kJ/mol)、C-H(99kJ/mol)、C-N(73kJ/mol)、C-O(84k/mol)、H-O(11lkJ/mol)、N-H(93k/mol)，因而能迅速有效地分解揮發（fā）性有機物和構（gòu）成細菌的有機（jī）物，再加上其他活性氧（yǎng）物質(?O2，H2O?)的協同作用，其氧化更加迅速。能氧化絕大（dà）部分的有機物及無機汙染物，將其礦化（huà）為無機小分子、CO₂和H₂O

等無害物質（zhì）。反應過程如（rú）下:

TiO₂+hυ→h⁺+e^-
h⁺ + e^-   → 熱能
h⁺+OH^- → ?OH
h⁺+OH^- → ?OH+H⁺
e^-+O₂ → ?O₂^-
O₂+H⁺ → HO₂?
2H₂ O? → O₂+H₂O₂
H₂O₂₊O₂  → ?OH+H⁺+O₂
?OH+dye→…→CO₂+H₂O
H⁺+dye→…→CO₂+H₂O

由機理反（fǎn）應可（kě）知，TiO2光催化降解（jiě）有機物，實質上是一種自由基反應。
光催化技術是在設備中添加納米（mǐ）級活性（xìng）材料，在紫外光的作（zuò）用下，產生更為強烈的催化（huà）降解功能。納米（mǐ）活性材料光生（shēng）空穴的氧化（huà）電位以標準氫電位為3.0V，比臭氧的（de）2.07V和氯氣的1.36V高許多，具有很強的氧化性。在（zài）光照射下（xià），活性材料能吸收相當於帶隙能量以下的光能，使其表麵發生激勵而（ér）產生電子(e-)和空穴(h+)，這些電子和（hé）空穴具有（yǒu）極強的還原和氧化能力，能與水或容存的氧反應，迅速產生氧化能力極強的氫氧（yǎng）根自由基(?OH)和超氧陰離子（zǐ）(?O2)。?OH具（jù）有很高的氧化電位，是一（yī）種強氧（yǎng）化基團，它能夠氧化大（dà）多數有機汙染物，使原本不吸收光的物質直接氧化分解。

常見的光催化劑多為金屬氧化（huà）物和硫化物，如TiO2、ZnO、CdS、WO₃等，其中TiO₂的綜合性能最好，應用最廣。

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