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环境科学与技术第 27 卷第 2 期 2004 年 3 月
纳米 TiO2 光催化氧化技术研究进展
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杜飞鹏1 , 余颖2 , 曾艳1
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(1. 华中师范大学化学学院,武汉 430079 ; 2. 华中师范大学纳米科技研究中心,武汉 430079)
摘要:从纳米 TiO2 的光催化反应机理,影响光催化反应的各种因素,提高光催化活性途径及催化剂载体的研究等方面,对光催化
降解水中有机污染物的研究作了详细概述。
关键词: TiO2 ; 光催化氧化; 机理; 污水处理
中图分类号:X0643 文献标识码:A 文章编号:1003 6504 (2004) 02 0094 04
[1 ]
自 Carey 报道 TiO2 水浊液在近紫外光的照射和其他无机物。
下可使多***联苯脱***后, TiO2 作为光催化剂在环保方空穴的直接氧化也可能是其光催化反应的主要途
[4 ]
面的应用就受到广泛的重视。在过去的 20 多年, TiO2 径。Assabane 等研究了 1 ,2 ,4 三羧基安息香酸光催化
降解有机污染物被证实是有效的过程,能导致有机物降解时,则认为羟基自由基与空穴的作用是一个互相竞
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的完全矿化,而不造成二次污染;且 TiO2 具有很好争的过程。Ishibashi 等通过测定光催化氧化过程中
的稳定性,价格较便宜,在太阳光谱中有部分的紫外光 HO·和空穴的量子产率,结果发现空穴的产率高出 HO·
吸收,被认为是较好的半导体催化剂之一,在污染治理的产率 3 个数量级,由此认为空穴起主要作用。
方面有广阔的应用前景。
2 影响光催化氧化效率的因素
1 TiO2 的光催化氧化机理
2. 1 TiO2 的微晶结构
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TiO2 的禁带宽为 3. 2ev ,当它吸收了波长小于或冯良荣等考察催化剂晶面法向离子尺寸,认为
等于 380nm 的光子后,价带中的电子就被激发到导粒子尺寸的减少使得反应速率常数增加,这是因为粒
带,形成带负电的高活性电子(e - ) ;同时在价带上产子尺寸减小导致吸收带蓝移量增大,表现出量子尺寸
生带正电的空穴( h + ) ,由于半导体能带的不连续性, 效应。微粒的比表面积越大,反应速率越大。同时光
电子和空穴寿命较长,它们在电场作用或通过扩散的催化反应需要晶格畸变较少的比较完整的晶面组,这
方式运动,与吸附在半导体催化剂表面的物质发生氧样就能够得到较好的光催化活性。
化还原反应。 2. 2 p H 值的影响
许多学者研究认为,在光催化氧化过程中生成了研究表明[7 ] ,不同有机物的降解有不同的最佳 p H
高活性的·OH ,·OH 在降解有机物中起主要作用[3 ] , 值,且 p H 值影响比较显著。在实际水处理工作中,对
即光激导带电子与吸附在催化剂表面的 O2 结合形成最佳 p H 值的探讨很重要。
- 刘鸿等[8 ]光催化降解磺基水杨酸研究了值
·O2 ,再经过一系列反应形成·OH 自由基。, p H
hv 和光反应速率的关系,当 p H 值为 7. 5 左右时,磺基水
TiO TiO (e + h + ) ,
2 2 cb vb 杨酸的光催化降解最为有利。胡德文