光催化氧化技術，源（yuán）和環保為您介紹（shào）！

之前有為大家介紹了UV光解和光催化氧化技術裏麵的光解技術，源和環保小編接著為您介（jiè）紹光催化（huà）技術（shù），一般情（qíng）況下天天操天天爱综合又稱其為光氧催化技術。

1、半（bàn）導體的能帶結構

半導體的能（néng）帶結構通常是由一個充滿電子的地價帶和一個高空的高能導帶構成，價帶和導帶之間的區域稱為（wéi）禁帶，域的大小稱為禁帶寬度。半導體的禁帶寬度一般為0.2～3.0eV是一個不連續（xù）區域。半（bàn）導體的光催化特（tè）性就是由它的特殊能帶結構所決定的。當用能量等於或大（dà）於半導體帶隙能的光波輻射半導（dǎo）體時，處（chù）於價帶上的電子就會被激發到導（dǎo）帶上並在電場作用下遷移到離子表麵，於是在價帶上形成了空穴（xué），從而產生了具有高活性的空穴電子對空穴可（kě）以奪取半導體表麵被吸附物（wù）質或溶劑中的電子，使原本不（bú）吸收光的（de）物質被激活並被氧化（huà），電子受（shòu）體通過接受表麵的（de）電子而被還原。
2、光催（cuī）化技術原理
1972年，日本 Fujishima發現了光催化現象。1999年由於納米技術得到了突（tū）破性（xìng）進展光催化終於正式（shì）登上了國際研究舞台。經過多年的研究和積累，光催（cuī）化產品的技術與應用（yòng）等已相當（dāng）成熟。
TiO₂屬（shǔ）於一種n型半導體材料，它的禁帶寬度為3.2ev(銳鈦礦)，當它受到（dào）波長小於或等於387.5nm的光(紫外光)照射時，價帶的電子就會獲得光子的能量而躍遷至導（dǎo）帶，形成光生電子(e);而價帶中（zhōng）則相應地形成光生空穴(h+)，如（rú）圖9-1所示。

光氧（yǎng）催化是利用TiO₂作為催化劑的光催化過程（chéng），光催化是（shì）利用紫外光波照射TIO₂，在（zài）有水分的情況下產生羥（qiǎng）基自由基(?OH)和活性氧物質(?O_2 ，H₂O?)，其中羥基自由基(?OH)是光催化（huà）反應（yīng）中（zhōng）一種主要的活（huó）性物質，對光（guāng）催化（huà）氧化起決定作用。羥基自由基具有很高的反應（yīng）能(120kJ/molD)，高於有（yǒu）機物中的（de）各類化學鍵能，如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性有（yǒu）機（jī）物和構成細菌的（de）有機物（wù），再加上其（qí）他活性氧物質(?O2，H2O?)的協同作（zuò）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（jiāng）其礦化為無機小分子、CO₂和H₂O

等無害物質。反應過程如下:

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

由機理反應可知，TiO2光催化降解有機物，實質上是一種自由基反（fǎn）應。
光催化技術是在設備中（zhōng）添加納米級（jí）活性材料，在紫外光（guāng）的作用下，產生更為（wéi）強烈（liè）的催化降解功能。納米活性材料光生空穴的氧化電位（wèi）以標準氫電位（wèi）為3.0V，比臭氧的2.07V和氯氣（qì）的1.36V高許多，具有（yǒu）很強的（de）氧化性。在光照射下，活性材料能吸收（shōu）相當於帶隙能量（liàng）以下的光能，使其表麵發生激勵而產生電子(e-)和空穴(h+)，這些電子和空（kōng）穴具有極強的還原和氧化（huà）能力，能與水或容存的氧反應，迅速（sù）產生氧化能力極（jí）強的氫氧根自由基(?OH)和超氧陰離子(?O2)。?OH具（jù）有很高的（de）氧化電位，是一種強氧化基（jī）團，它能夠氧化大多數有機汙染（rǎn）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物和硫化物，如TiO2、ZnO、CdS、WO₃等，其中TiO₂的綜合性（xìng）能最好，應用最廣。

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