光催化氧化
光 催 化 氧 化
引言 近年来,污染问题越来越引起人们的重视,政 府和各行业部门都采取了更加严格的控制标准 和措施。虽然已有不少污染处理方法应用于实 际生产中,但由于其本身的局限性,对于一些 有毒、难降解的生化废水,如农药、制药、造 纸和染料等企业所排放的污水仍缺乏行之有效 的技术方法。随着科技的不断进步,一些新的 水污染治理技术开始显露出其独特的效果,光 催化氧化就是其中一个典型的代表
一、引言 ◼ 近年来，污染问题越来越引起人们的重视，政 府和各行业部门都采取了更加严格的控制标准 和措施。虽然已有不少污染处理方法应用于实 际生产中，但由于其本身的局限性，对于一些 有毒、难降解的生化废水，如农药、制药、造 纸和染料等企业所排放的污水仍缺乏行之有效 的技术方法。随着科技的不断进步，一些新的 水污染治理技术开始显露出其独特的效果，光 催化氧化就是其中一个典型的代表
光催化机理 光催化技术是利用半导体作为催化剂 当用光照射半导体光催化剂时,如果光 子的能量高于半导体的禁带宽度,则半 导体的价带电子从价带跃迁到导带,产 生光生电子(e-)和光生空穴(h+) a TiO2+hy--e-+h+
二、光催化机理 ◼ 光催化技术是利用半导体作为催化剂。 当用光照射半导体光催化剂时，如果光 子的能量高于半导体的禁带宽度，则半 导体的价带电子从价带跃迁到导带，产 生光生电子（e－）和光生空穴(h+)。 ◼ TiO2+hγ——e－ + h+
光生空穴具有很强的氧化性,可夺取半导 体颗粒表面吸附的有机物或溶剂中的电子, 使原本不吸收光而无法被光子直接氧化的 物质,通过光催化剂被活化氧化 光生电子具有很强的还原性,使得半导体 表面的电子受体被还原,还可以还原去除 水中的金属离子。但是迁移到表面的光致 电子和空穴又存在复合的可能,降低了光 催化反应的效率
◼ 光生空穴具有很强的氧化性，可夺取半导 体颗粒表面吸附的有机物或溶剂中的电子， 使原本不吸收光而无法被光子直接氧化的 物质，通过光催化剂被活化氧化。 ◼ 光生电子具有很强的还原性，使得半导体 表面的电子受体被还原，还可以还原去除 水中的金属离子。但是迁移到表面的光致 电子和空穴又存在复合的可能，降低了光 催化反应的效率
为了提高光催化效率,需要适当的俘获剂,降 低电子和空穴复合的可能性。 水溶液中的OH一、水分子及有机物均可以充 当光生空穴的俘获剂,从而形成氧化能力极强 的自由羟基,具体的机理如下 h++ Oh OH h++ H20-.oH+h+ h++Red—Red·+
◼ 为了提高光催化效率，需要适当的俘获剂，降 低电子和空穴复合的可能性 。 ◼ 水溶液中的OH－、水分子及有机物均可以充 当光生空穴的俘获剂，从而形成氧化能力极强 的自由羟基，具体的机理如下: h+ + OH－—— ·OH h+ + H2O—— ·OH + H+ h+ + Red——Red·+