在众多半导体光催化材料中,TiO2以其化学性质稳定、氧化-还原性强、抗腐蚀、无毒及成本低而成为目前最为广泛使用的半导体光催化剂。
TiO2属于一种n型半导体材料,它有三种晶型——锐钛矿相、金红石相和板钛矿相,从热力学角度看,金红石是相对最稳定的晶型,熔点为1870℃;而锐钛矿是二氧化钛的低温相,一般在500℃~600℃时转变为金红石。二氧化钛晶型转变的实质是晶胞结构组成单元八面体的结构重排。金红石晶型结构中原子排列更加致密,密度、硬度、介电常数更高,对光的散射也更大。因此,金红石是常用的白色涂料和防紫外线材料,对紫外线有非常强的屏蔽作用,在工业涂料和化妆品方面有着广泛的应用。锐钦矿的带隙宽度为稍大于金红石的,光生电子和空穴不易在表面复合,因而具有更高的光催化活性能够直接利用太阳光中的紫外光进行光催化降解,而且不会引起二次污染。因此,锐钛矿是常用的处理环境污染方面问题的光催化材料。
二、二氧化钛光催化原理
ZXL-001纳米二氧化钛光催化反应机理:
纳米TiO2光催化降解机理共分为7个步骤来完成光催化的过程:
1、TiO2+hv→eˉ+h+
2、h++H2O→OH+H+
3、eˉ+O2→OOˉ
4、OOˉ+H+→OOH
5、2OOH→O2+H2O2
6、OOˉ+eˉ+2H+→H2O2
7、H2O2+eˉ→OH+OHˉ
8、h++OHˉ→OH
当一个具有hv能量大小的光子或者具有大于半导体禁带宽度Eg的光子射入半导体时,一个电子由价带(VB)激发到导带(CB),因而在导带上产生一个高活性电子(eˉ),在价带上留下了一个空穴(h+),形成氧化还原体系。溶解氧及水和电子及空穴相互作用,最终产生高活性的羟基。OHˉ、O2ˉ、OOHˉ自由基具有强氧化性,能把大多数吸附在TiO2表面的有机污染物降解为CO2、H2O,把无机污染物氧化或还原为无害物。
①从物理意义上说半导体是介于导体与绝缘体之间的材料。②光催化是在一定波长光照条件下,半导体材料发生光生载流子的分离,然后光生电子和空穴在与离子或分子结合生产具有氧化性或还原性的活性自由基,这种活性自由基能将有机物大分子降解为二氧化碳或其他小分子有机物以及水。③在反应过程中这种半导体材料也就是光催化剂本身不发生变化.一般用于做光催化剂进行光催化反应的材料都是半导体材料或具有半导体特性的物质。欢迎分享,转载请注明来源:内存溢出
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