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              新聞中心

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              催化燃燒之光催化技術的兩種形式

              發布時間:2019-07-31

              在光的作用條件下進行的化學反應稱之為光催化。光催化反應進行時,分子吸收特定波長的電磁輻射,從而產生分子的激發態,繼而產生新的物質,或是產生能夠引發發熱反應的催化化學產物。光催化劑在加快化學反應速率的同時,自身不發生變化,僅僅起到催化作用,使附近的氧氣和水分子變成具有氧化能力的負離子或是自由基。

              催化燃燒之光催化

              光催化氧化有均相光催化氧化和非均相光催化氧化兩種形式。

              1.均相光催化氧化多數采用UV/Fenton試劑法,即Fenton試劑是Fe2+和H2O2的混合物。

              反應原理:Fe2++H2O2→˙OH+OH-+Fe3+Fe3++H2O2→Fe2++˙HO2+H+

              所以Fenton試劑在反應中能夠起到氧化和混凝兩種作用,在無光條件下進行有機物降解,能夠減少設備投資。但H2O2的利用率極低,無法充分礦化有機物。在有光輻射的情況下,Fenton試劑氧化性有明顯提高。

              UV/Fenton法也被稱為光助Fenton法,是普通Fenton法與UV/H2O2兩種系統的復合產物,在減少Fe2+用量的同時提高H2O2的利用率,但UV和Fe2+對H2O2的催化分解反應中,具有一種協同效應,紫外催化分解和傳統的Fenton法產生的H2O2速率之和也不及˙OH的生成速率。所以UV/Fenton試劑法對于難降解有機污染物的處理上具有絕佳優勢。

              2.非均相光催化氧化技術主要為TiO2光催化氧化技術。

              1972年,水的光催化分解作用在半導體TiO2電極上被發現;1977年,TiO2在光照條件下對丙烯環氧化具有光催化活性反應被發現。自此之后,光催化氧化技術便廣泛運用在污水處理、抗菌殺毒、空氣凈化、有機合成等應用研究方面,半導體光催化技術開始受到廣泛關注,并且得以快速發展。

              半導體光催化劑多數為n型半導體材料,運用最為廣泛的是TiO2,其能帶結構區別于絕緣物質與金屬物質,是處于價帶和導帶中的一個禁帶區域。

              半導體的光吸收閾值與帶隙具有公式為K=1240/Eg(eV)

              所以,半導體催化劑常用的寬帶隙半導體的吸收波長閾值多數處于紫外區域中。在光照環境中,若半導體禁帶寬度小于光子的能量,那么他價帶上的電子就會轉移到導帶上,并且在價帶上形成空穴。當有合適的俘獲劑或其他因素時,空穴和電子的復合被抑制,繼而在催化劑上進行還原反應。在半導體光催化反應中,價帶空穴充當氧化劑,導帶電子充當還原劑,能夠把各種有機物直接氧化成二氧化碳和氧氣等無機分子,電子也極具還原性,能夠還原吸附在其表面的物質。價帶空穴和導帶電子激發后能夠再次重合,然后通過熱能或其他形式散發掉。



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