光催化氧化法機理及應用

發布時間：2023-12-22

　　光化學氧化及光催化氧化

　　光催化氧化法是在可見光或紫外光作用下進行的反應過程，自然環境中的部分近紫外光(290～400nm)極易被有機污染物吸收，在有活性物質存在時發生強烈的光化學反應，從而使有機物降解。光化學氧化法由于其反應條件溫和(常溫常壓)、氧化能力強而近20年來發展迅速，具有較為廣泛的應用前景。光化學氧化法按其激發態的產生方式可分為直接光降解和間接光降解，目前應用較多的是以催化劑為特征的間接光降解。

　　光催化氧化法的作用機理應用

　　半導體的能帶通常是由一個充滿電子的低能價帶和一個空的高能價帶構成，它們之間的區域稱為禁帶，當能量大于或等于半導體帶隙能的光波輻射此半導體光催化劑時，處于價帶的電子就會被激發到導帶上，價帶生成空穴(h+)，從而在半導體表面上產生了具有高度活性的空穴/電子對。

　　TiO2的帶隙能為32eV，相當于387.5nm光子的能量。當TiO2受到波長小于387.5nm的紫外光照射時，價帶上的電子躍遷到導帶上，形成空穴/電子對。所產生的空穴將吸附在TiO2顆粒表面的OH-和水分子氧化成具有強氧化性的•OH自由基和O2-，其作用機理如下：

　　TiO2 + hυ → e–+ h+

　　h+ + H2O → HO•+ H+

　　e–+ O2 → •O2–→ HO2•

　　2HO2• → O2 + H2O2

　　H2O2 +•O2– →•OH + OH–+ O2

　　由此可見，TiO2光催化氧化降解有機物實質上是一種自由基反應。

　　光催化氧化法在水處理中的應用

　　Fujishima 和Honda于1972年首先發現了TiO2在光照條件下可將水分解為H2和O2之后，這一技術被迅速的應用于廢水處理之中，已有大量研究者證明眾多難降解的有機物在光催化氧化的作用下可得到有效的去除或降解。

　　1976年Cary等人報道了在紫外光照射下，納米TiO2可使難降解的有機化合物多氯聯苯脫氯后，納米TiO2光催化氧化法作為一種水處理技術就引起了各國眾多研究者的廣泛重視。至今，已發現有3000多種難降解的有機化合物可以在紫外線的照射下通過TiO2迅速降解，特別是當水中有機污染物濃度很高或用其他方法很難降解時，這種技術有著明顯的優勢。

　　德蘭梅勒提供電化學高級氧化技術、濕式氧化技術、光催化氧化技術、臭氧催化氧化技術、UV聯合工藝氧化技術、高級生物氧化技術，技術廣泛應用于工業有機廢水處理、抗生素制藥廢水、含氰廢水處理及其他水處理除氧工藝流程的應用。