光催化機(jī)理
半導(dǎo)體的能帶結(jié)構(gòu)通常是由一個(gè)充滿電子的低能價(jià)帶和一個(gè)空的高能價(jià)帶構(gòu)成,它們之間的區(qū)域稱為禁帶.禁帶是一個(gè)不連續(xù)區(qū)域.當(dāng)能量大于或等于半導(dǎo)體帶隙能的光波輻射此半導(dǎo)體催化劑時(shí),處于價(jià)帶的電子(e)就會(huì)被激發(fā)到導(dǎo)帶上,價(jià)帶生成空穴(h+),從而在半導(dǎo)體表面產(chǎn)生具有高度活性的空穴/電子對(duì).TiO2 的帶隙能為 3.2ev,相當(dāng)于波長(zhǎng)為 387.5nm光子的能量,當(dāng)TiO2 受到波長(zhǎng)小于 387.5nm的紫外光照射時(shí),處于價(jià)帶的電子就會(huì)被激發(fā)到導(dǎo)帶上去,從而分別在價(jià)帶和導(dǎo)帶上產(chǎn)生高活性的光生空穴和光生電子.在電場(chǎng)的作用下,電子與空穴發(fā)生分離,遷移到粒子表面的不同位置.熱力學(xué)理論表明,分布在TiO2表面的空穴可以將吸附在其表面的OH-和H2O分子氧化成?OH.而電子(e-)具有很強(qiáng)的還原性,可使得TiO2
固體表面的電子受體如O2 被還原.O2 既可以抑制光催化劑上電子和空穴的復(fù)合,提高反應(yīng)效率,同時(shí)也是氧化劑,可以氧化已經(jīng)羥化的反應(yīng)產(chǎn)物,是表面羥基自由基的另一個(gè)來(lái)源.締合在Ti4+表面的?OH的氧化能力是水體中存在的氧化劑中最強(qiáng)的,能夠氧化大部分的有機(jī)污染物及部分無(wú)機(jī)污染物,將其最終降解為CO2、H2O等無(wú)害物質(zhì),并且對(duì)反應(yīng)物幾乎無(wú)選擇性,因而在光催化氧化中起著決定性的作用.從理論上說(shuō),只要半導(dǎo)體吸收的光能大于等于其帶隙能,就能被激發(fā)產(chǎn)生光生電子和光生空穴,該半導(dǎo)體就可以作為光催化劑,但從實(shí)際來(lái)看,一個(gè)具有實(shí)際應(yīng)用價(jià)值的半導(dǎo)體光催化劑必須具有化學(xué)穩(wěn)定性、光照穩(wěn)定性、高效性和選擇性及較寬的光譜響應(yīng),同時(shí)還要考慮到材料成本和光匹配性等因素.
催化設(shè)備也稱為光氧催化廢氣凈化器，其技術(shù)特點(diǎn)：
1．無(wú)毒無(wú)任何副作用，完全超越了傳統(tǒng)的臭氧等空氣凈化器，能在有人在場(chǎng)的環(huán)境中持續(xù)滅菌、除塵，對(duì)人體無(wú)毒副作用。能廣譜地截獲殺滅空氣中的各類細(xì)菌，測(cè)試證明對(duì)軍團(tuán)菌、金黃色葡萄球菌、枯草桿菌、黑色變種芽孢及自然菌殺滅率達(dá)99.9％以上，有效去除可吸入顆粒，達(dá)到1-10 萬(wàn)級(jí)潔凈度。
2．消除污染有害氣體異味，初級(jí)電子在電場(chǎng)中獲得加速，撞擊空氣中的氧分子。等離子廢氣凈化器當(dāng)能量超過(guò)氧分子的電離電位時(shí)氧分子迅速離子化。失去電子的氧分子變成正極性氧離子（O2+），而釋放的電子又與另一中性氧分子結(jié)合變成負(fù)極性氧離子（O2－），結(jié)果是氧離子的兩級(jí)分化并吸附中性氧分子形成O2+、O2－、O2 等氧聚集的離子群，具有極強(qiáng)的氧化性，可在很短的時(shí)間內(nèi)將污染空氣中的有害成分氧化分解為無(wú)害的產(chǎn)物和水。
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