光触媒除甲醛

发布日期：2016-06-05 00:00 来源：http://www.chuqi.net 点击：

目前广泛研究的半导体光催化剂大多数属于宽禁带的n型半导体化合物，如CdS、SnO2、TiO2、ZnO、ZnS、PbS、MoO3、SrTiO3、 V2O5、WO3和MoSi2等。这些半导体中TiO2、CdS和ZnO的催化活性最高，但是CdS、ZnO在光照射时不稳定，因为光极腐蚀而产生 Cd2+、Zn2+，这些离子对生物有一定毒性，对环境有害。所以TiO2光催化材料是当前最有应用潜力的一种光催化剂。它的优点是：光照后不发生光腐蚀，耐酸碱性好，化学性质稳定，对生物无毒性;能隙较大因而产生光电子和空穴的电势电位高，有很强的氧化性和还原性;TiO2作为耐久的光催化剂已经被应用在处理各种环境问题上。另有研究表明，TiO2对与破坏微观的细菌和气味是十分有用的，还可以使癌细胞失去活性，对臭味进行控制，对于氮的固化和对于油的污染治理都是十分有效的。

二氧化钛电子受激跃迁示意图
半导体具有特殊的电子结构，这种结构由一个满价带和一个空导带来表征。当一个具有hv大小能量的光子或者超过这个半导体带隙Eg的光子射入半导体时，一个电子e-被从价带VB激发到导带CB,留下一个空穴h+在价带中。激发态的导带电子和价带空穴除了重新结合并且消除输入的能量外，电子也可以在材料表面被捕捉。也就是说电子被吸附在半导体表面，或者是吸附在荷电的周围粒子的双电子层之内。如果一个适当的空穴能或表面缺陷态能被用来捕捉电子或空穴，则可以防止电子和空穴的重新结合，后来的还原反应就可以发生。价带的空穴是有力的氧化剂(+1.0~3.5v)，而导带的电子则是很好的还原剂 (-0.5~1.5v)。于是在半导体表面产生的氧化还原反应，光能转变成了化学能。大部分有机光致降解反应不是直接就是间接地充分利用空穴氧化剂的能量。然而。为了防止空穴和电子的重新结合，必须提供一个可还原物质与电子反应。在只有一种物质的块体半导体电极上，不是空穴就是电子由于键弯曲被用来反应，在粒径非常小的纳米半导体粒子中，空穴和电子二者皆悬垂在表面上，故大大提高了反应的效果。

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