光催化技术原理 Principle of Photocatalysis

       纳米二氧化钛(TiO2)是一种无毒无害的半导体材料,当其受到与其禁带能量相当的紫外线照射时,会发生电子跃迁形成高活性的光生电子-空穴对,所产生的电子-空穴对在内部电场作用下分离并迁移到材料表面,光生空穴将吸附于材料表面的水氧化形成活性羟基自由基,光生电子可以将吸附于材料表面的氧气还原生成超氧自由基,由于所生成的羟基自由基和超氧自由基的摩尔反应能分别高达402。8千焦和431。1千焦,足以将由碳、氢、氧、氮等形成的化学键分解,最终生成无毒无味的CO2、H2O及一些简单的无机物,达到降解挥发性有机化合物(甲醛、苯、甲苯等)、杀灭细菌病毒、去除PM2.5重要产生源(氮氧化物和硫氧化物)等净化环境的目的。美国环保署(EPA)官方网站公布的数据表明,9大类共114种优先控制的毒害性有机污染物,均可在紫外光照射下被TiO2降解,在降解过程中,纳米二氧化钛起到催化剂的作用,本身并不被消耗而具有持续长效作用。因此,纳米二氧化钛被认为是解决室内外空气污染问题最理想的光催化材料之一。但由于其禁带宽度为3.2eV,目前大部分光催化材料只能被紫外线激发而不能高效利用可见光实现光催化,大大限制了推广应用。






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