從理論研究到實(shí)際應(yīng)用，光催化氧化技術(shù)在廢水處理和廢氣凈化都是一項(xiàng)成熟的工藝，工藝有效性的關(guān)鍵在于紫外線的強(qiáng)度和催化劑的催化能力以及催化時(shí)間。從光觸媒空氣凈化器到光催化廢氣凈化設(shè)備，能夠發(fā)現(xiàn)許多非常不科學(xué)的設(shè)計(jì)，例如廢氣在處理設(shè)備中的停留時(shí)間；催化劑的面積；催化劑的純度和TiO2的納米直徑；催化劑的固化結(jié)構(gòu)；紫外線燈的設(shè)置（數(shù)量、距離），都直接決定和影響光催化氧化的能力。惠州光催化除臭設(shè)備,惠州市環(huán)評(píng)公司
TiO2通用技術(shù)說明
光催化氧化處理污染物是一種新興的技術(shù),其中納米TiO2 光催化應(yīng)用技術(shù)工藝簡(jiǎn)單、成本低廉,利用自然光即可催化分解細(xì)菌和污染物,具有高催化活性、良好的化學(xué)穩(wěn)定性和熱穩(wěn)定性、無二次污染、無刺激性、安全無毒等特點(diǎn),且能長(zhǎng)期有益于生態(tài)自然環(huán)境,是具有開發(fā)前景的綠色環(huán)保催化技術(shù)之一.此外,由于顆粒的細(xì)微化,納米材料還具有塊狀材料所不具備的表面效應(yīng)、量子尺寸效應(yīng)、小尺寸效應(yīng)和宏觀量子隧道效應(yīng).
1 TiO2 的光催化機(jī)理
半導(dǎo)體的能帶結(jié)構(gòu)通常是由一個(gè)充滿電子的低能價(jià)帶和一個(gè)空的高能價(jià)帶構(gòu)成,它們之間的區(qū)域稱為禁帶.禁帶是一個(gè)不連續(xù)區(qū)域.當(dāng)能量大于或等于半導(dǎo)體帶隙能的光波輻射此半導(dǎo)體催化劑時(shí),處于價(jià)帶的電子(e)就會(huì)被激發(fā)到導(dǎo)帶上,價(jià)帶生成空穴(h+),從而在半導(dǎo)體表面產(chǎn)生具有高度活性的空穴/電子對(duì).TiO2 的帶隙能為 3.2ev,相當(dāng)于波長(zhǎng)為 387.5nm光子的能量,當(dāng)TiO2 受到波長(zhǎng)小于 387.5nm的紫外光照射時(shí),處于價(jià)帶的電子就會(huì)被激發(fā)到導(dǎo)帶上去,從而分別在價(jià)帶和導(dǎo)帶上產(chǎn)生高活性的光生空穴和光生電子.在電場(chǎng)的作用下,電子與空穴發(fā)生分離,遷移到粒子表面的不同位置.熱力學(xué)理論表明,分布在TiO2表面的空穴可以將吸附在其表面的OH-和H2O分子氧化成?OH.而電子(e-)具有很強(qiáng)的還原性,可使得TiO2
固體表面的電子受體如O2 被還原.O2 既可以抑制光催化劑上電子和空穴的復(fù)合,提高反應(yīng)效率,同時(shí)也是氧化劑,可以氧化已經(jīng)羥化的反應(yīng)產(chǎn)物,是表面羥基自由基的另一個(gè)來源.締合在Ti4+表面的?OH的氧化能力是水體中存在的氧化劑中最強(qiáng)的,能夠氧化大部分的有機(jī)污染物及部分無機(jī)污染物,將其最終降解為CO2、H2O等無害物質(zhì),并且對(duì)反應(yīng)物幾乎無選擇性,因而在光催化氧化中起著決定性的作用.從理論上說,只要半導(dǎo)體吸收的光能大于等于其帶隙能,就能被激發(fā)產(chǎn)生光生電子和光生空穴,該半導(dǎo)體就可以作為光催化劑,但從實(shí)際來看,一個(gè)具有實(shí)際應(yīng)用價(jià)值的半導(dǎo)體光催化劑必須具有化學(xué)穩(wěn)定性、光照穩(wěn)定性、高效性和選擇性及較寬的光譜響應(yīng),同時(shí)還要考慮到材料成本和光匹配性等因素.
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