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光觸媒除甲醛

發(fā)布日期：2016-06-05 00:00 來(lái)源：http://www.hzfkdkm.cn 點(diǎn)擊：

 

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光觸媒除甲醛
目前廣泛研究的半導(dǎo)體光催化劑大多數(shù)屬于寬禁帶的n型半導(dǎo)體化合物，如CdS、SnO2、TiO2、ZnO、ZnS、PbS、MoO3、SrTiO3、 V2O5、WO3和MoSi2等。這些半導(dǎo)體中TiO2、CdS和ZnO的催化活性最高，但是CdS、ZnO在光照射時(shí)不穩(wěn)定，因?yàn)楣鈽O腐蝕而產(chǎn)生 Cd2+、Zn2+，這些離子對(duì)生物有一定毒性，對(duì)環(huán)境有害。所以TiO2光催化材料是當(dāng)前最有應(yīng)用潛力的一種光催化劑。它的優(yōu)點(diǎn)是：光照后不發(fā)生光腐 蝕，耐酸堿性好，化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，對(duì)生物無(wú)毒性;能隙較大因而產(chǎn)生光電子和空穴的電勢(shì)電位高，有很強(qiáng)的氧化性和還原性;TiO2作為耐久的光催化劑已經(jīng)被應(yīng) 用在處理各種環(huán)境問(wèn)題上。另有研究表明，TiO2對(duì)與破壞微觀的細(xì)菌和氣味是十分有用的，還可以使癌細(xì)胞失去活性，對(duì)臭味進(jìn)行控制，對(duì)于氮的固化和對(duì)于油 的污染治理都是十分有效的。
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二氧化鈦電子受激躍遷示意圖
半導(dǎo)體具有特殊的電子結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)由一個(gè)滿價(jià)帶和一個(gè)空導(dǎo)帶來(lái)表征。當(dāng)一個(gè)具有hv大小能量的光子或者超過(guò)這個(gè)半導(dǎo)體帶隙Eg的光子射入半導(dǎo)體時(shí)，一個(gè) 電子e-被從價(jià)帶VB激發(fā)到導(dǎo)帶CB,留下一個(gè)空穴h+在價(jià)帶中。激發(fā)態(tài)的導(dǎo)帶電子和價(jià)帶空穴除了重新結(jié)合并且消除輸入的能量外，電子也可以在材料表面被 捕捉。也就是說(shuō)電子被吸附在半導(dǎo)體表面，或者是吸附在荷電的周?chē)Ｗ拥碾p電子層之內(nèi)。如果一個(gè)適當(dāng)?shù)目昭芑虮砻嫒毕輵B(tài)能被用來(lái)捕捉電子或空穴，則可以防 止電子和空穴的重新結(jié)合，后來(lái)的還原反應(yīng)就可以發(fā)生。價(jià)帶的空穴是有力的氧化劑(+1.0~3.5v)，而導(dǎo)帶的電子則是很好的還原劑 (-0.5~1.5v)。于是在半導(dǎo)體表面產(chǎn)生的氧化還原反應(yīng)，光能轉(zhuǎn)變成了化學(xué)能。大部分有機(jī)光致降解 反應(yīng)不是直接就是間接地充分利用空穴氧化劑的能量。然而。為了防止空穴和電子的重新結(jié)合，必須提供一個(gè)可還原物質(zhì)與電子反應(yīng)。在只有一種物質(zhì)的塊體半導(dǎo)體 電極上，不是空穴就是電子由于鍵彎曲被用來(lái)反應(yīng)，在粒徑非常小的納米半導(dǎo)體粒子中，空穴和電子二者皆懸垂在表面上，故大大提高了反應(yīng)的效果。
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