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光催化氧化技术,为您介绍!

来源: 发布日期: 2020-12-12 08:21:00
介绍光降解技术中的紫外光解和光催化氧化技术之前,我们将为您介绍光催化技术。一般来说,我们也称之为光催化技术。
1半导体能带结构
半导体的能带结构通常由充满电子的地价带和高能导带组成。价带和导带之间的区域称为禁带,禁带的大小称为禁带宽度。半导体的带隙一般为0.2~3.0ev,是一个不连续区。半导体的光催化性能取决于其特殊的能带结构。当半导体被能量等于或大于半导体带隙能的光波辐射时,价带中的电子电场作用下被激发到导带并迁移到离子表面,从而价带上形成空穴,从而产生高活性空穴。半导体表面的电子可以捕获吸附半导体表面上的材料或溶剂中的电子,使原始光无法被吸收,电子受体通过接受表面的电子而减少。
2光催化技术原理 1972年,日本藤岛发现了光催化现象。1999年,由于纳米技术的突破,光催化终于正式登上国际研究舞台。经过多年的研究和积累,光催化产品的技术和应用已经相当成熟。
TiO2属于n型半导体材料,其带隙为3.2eV(锐钛矿)。当它受到波长小于或等于387.5nm的光(UV)照射时,价带中的电子将获得光子能量并跃迁到导带上形成光生电子(E);价带中形成光生空穴(H+),如图9-1所示。
光催化是一种以TiO2为催化剂的光催化过程。水的条件下,羟基自由基(?)?Oh)和活性氧(?)?氧气,水?)是通过紫外光照射TiO2而产生的。羟基自由基(?)?Oh)是光催化反应中的主要活性物质,对光催化氧化起着决定性的作用。羟基自由基具有较高的反应能(120kj/mold),比C-C(83kj/mol)、C-H(99kj/mol)、C-N(73kj/mol)、C-O(84K/mol)、H-O(11lkj/mol)、N-H(93k/mol)等有机化合物的化学键能高。因此,羟基自由基能快速有效地分解细菌的挥发性有机物和有机物。除了其他活性氧的协同作用外(?)?氧气、水?),氧化速度更快。它能氧化大多数有机和无机污染物,并将它们矿化成无机小分子二氧化碳和水
以及其他无害物质。

从机理反应来看,TiO2光催化降解有机物本质上是一种自由基反应。
光催化技术是将纳米活性材料加入到设备中,紫外光的作用下产生更强的催化降解功能。纳米活性材料中光生空穴的氧化电位为3.0V,远高于臭氧的2.07v和氯的1.36v。光的照射下,活性材料可以吸收带隙能量以下的光能,并其表面产生电子(E-)和空穴(H+)。这些电子和空穴具有很强的还原和氧化能力。它们能与水或氧反应,迅速生成羟基自由基(?)?Oh)和超氧阴离子(?)?氧气)?Oh具有很高的氧化电位,是一个很强的氧化基团。它能氧化大部分有机污染物,直接氧化分解不吸收光的物质。
常用的光催化剂大多是金属氧化物和硫化物,如TiO2、ZnO、CDs、WO3等,其中TiO2综合性能最好,应用广泛。
紫外光能量和纳米活性催化氧化的联合作用下,大部分挥发性有机物可2-3s内完全降解。光催化氧化技术对挥发性有机废气污染物具有温和的催化反应条件,有机物分解迅速。产品为CO2、H2O或其他小分子物质,适用于范国光,包括碳氢化合物、醇类、醛类及其衍生物氨等有机化合物可通过TiO2光催化去除。
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