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  • 光氧催化处理设备

光氧催化处理设备

光催化净化技术主要是利用光催化剂二氧化钛(TiO2)吸收外界辐射的光能,使其直接转变为化学能。当能量大于禁带宽度的光照射半导体时,光激发咪咕体育跃迁到导带,形成导带咪咕体育(e-),同时在价带留下空穴阶(h+)。

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一、光氧催化处理设备简介

光催化净化技术主要是利用光催化剂二氧化钛(TiO2)吸收外界辐射的光能,使其直接转变为化学能。当能量大于禁带宽度的光照射半导体时,光激发咪咕体育跃迁到导带,形成导带咪咕体育(e-),同时在价带留下空穴阶(h+)。

由于半导体能带的不连续性,咪咕体育和空穴的寿命较长,它们能够在电场作用下或通过扩散的方式运动,与吸附在半导体催化剂粒子表面上的物质发生氧化还原反应,或者被表面晶格缺陷俘获。空穴和咪咕体育在催化剂粒子内部或表面也能直接复合,空穴能够同吸附在催化剂粒子表面的HO-或H2O发生作用生成自由基HO・,HO・是一种活性很高的粒子,能够无选择的氧化多种有机物并使之矿化。

二、光氧催化处理工作原理

光催化反应的本质是在光电转换中进行氧化还原反应。根据半导体的咪咕体育结构,当半导体(光催化剂)吸收一个能量大于其带隙能(Eg)的光子时,咪咕体育(e-)会从价帯跃迁到导带上,而在价带上留下带正电的空穴(e-)。价带空穴具有强氧化性,而导带咪咕体育具有强还原性,它们可以直接与反应物作用,还可以与吸附在光催化剂上的其他咪咕体育给体和受体反应。例如空穴可以使氧化,咪咕体育使空气中的O2还原,生成H2O2、·OH基团和・H2O,这些基团的氧化能力都很强,能有效地将有机污染物氧化,最终将其分解为CO2、H2O,达到消除VOCs的目的。

一般采用纳米半导体粒子为光催化剂,这是因为:①通过量子尺寸限域造成吸收边的蓝移;②与体材料相比,量子阱中的热载流子冷却速度下降,量子效率提高;③纳米TiO2所具有的量子尺寸效应使其导电和价电能级变成分立的能级,能隙变宽,导电电位变得更负,而价电电位变得更正,这些使其具备了更强的氧化还原能力,从而催化活性大大提高;④纳米粒子比表面积大,使粒子具有更强的吸附有机物的能力,这对催化反应十分有利,粒径越小,咪咕体育与空穴复合几率越小,电荷分离效果越好,从而提高催化活性。

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