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      光催化的原理和催化劑的種類

      發布時間:2019-01-24 14:04??文章來源:www.cwgfz.com??文章作者:高級氧化技術工程

        在可再生能源中,太陽能來源豐富,且能量巨大,其優點是其它能源所不可比擬的。地球每年接收的太陽輻照的能量大約是5.4×1024焦耳,是取之不盡用之不竭的。太陽能相對于核能更安全;并且利用太陽能所需的成本較水能、風能相比低,太陽能不像水能、風能一樣受地理條件的限制。全世界范圍每年消耗的能量為1.09×1020焦耳,相當于8×109噸煤,能源問題有待解決。如果太陽能可以加以利用的話,只需輻照地球上一小部分的太陽能,就可以輕松解決許多能源問題。

        光催化PHOTOCATALYSIS是光 Photo=Light + 觸媒(催化劑)Catalyst的合成詞。光催化劑在光的照射下,自身不發生任何變化,卻可以促進化學反應的進行,光觸媒利用了自然界存在的光能,將光能轉換成為化學反應所需的能量,來產生催化作用,使周圍的氧氣及水分子激發成極具氧化力的自由負離子。借助光催化,可以分解幾乎所有對人體和環境有害的有機物質及部分無機物質,不僅能加速反應,亦能運用自然界的定侓,不造成資源浪費與附加污染形成。代表性的例子為植物的"光合作用",像植物一樣可以吸收對動物有毒之二氧化碳,利用光能將其轉化為氧氣及水。


      光化學氧化法

        光催化的原理

        半導體的能帶結構通常是由1個充滿電子的低能價帶(valent band,VB)和1個空的高能導帶(conduction band,CB)構成,價帶和導帶之間的區域稱為禁帶,區域的大小稱為禁帶寬度。半導體的禁帶寬度是1個不連續區域,一般為0.2-3.0eV。

        半導體的特殊能帶結構決定了光催化性能。當用能量等于或大于半導體帶隙能的光波輻射半導體光催化劑時,處于價帶上的電子(e-)就會被激發到導帶上并在電場作用下遷移到粒子表面,于是在價帶上形成了空穴(h+),從而產生了具有高度活性的空穴-電子對。光致空穴具有強氧化性,不僅在水中形成還原電位都比臭氧正的·OH,還可以直接催化氧化有機污染物,被光激發產生的光生電子具有強還原性,可以把氧分子還原成(·O2-),水分子歧化為H2O2,這是傳統的技術所不具備的。

        光催化劑的種類

        在世界上,可以用作光催化劑的材料有很多,包括二氧化鈦(TiO2),氧化鋅(ZnO),氧化錫(SnO2),二氧化鋯(ZrO2),硫化鎘(CdS)等多種氧化物和硫化物的半導體,其中二氧化鈦(Titanium Dioxide)具有氧化能力超強,化學性質穩定并且無毒的優點,所以二氧化鈦成為推舉的納米光觸媒材料。并且二氧化鈦具有抗光腐蝕性能,且二氧化鈦的光匹配性能好,從而較為適合光解水。在早期,也曾經出現較多使用硫化鎘(CdS)和氧化鋅(ZnO)作為光催化劑,但是由于這硫化鎘和氧化鋅的化學性質并不穩定,在光催化的同時有可能發生光溶解,并且溶出的有害金屬離子具有一定的生物毒性,而且ZnO在部分溶解后生成的Zn(OH)2有可能覆蓋在ZnO顆粒表面,使氧化鋅部分失活。故發達國家目前已經很少將它們用作為民用光催化材料,只有部分工業光催化領域還在使用。

        德蘭梅勒專業提供電化學高級氧化技術、濕式氧化技術、光催化氧化技術、臭氧催化氧化技術、UV聯合工藝氧化技術、高級生物氧化技術,技術廣泛應用于工業有機廢水處理、抗生素制藥廢水、含氰廢水處理及其他水處理除氧工藝流程的應用。

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