纳米二氧化钛（同JR05）光催化作用原理

作者：杭州万景

欢迎访问e展厅 展厅 11 纳米材料/工业陶瓷展厅 空心微珠, 金刚石微粉, 纳米金, 纳米铂金, 纳米铜, ... 纳米二氧化钛半导体光催化剂属于宽禁带的n型半导体化合物，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。 纳米二氧化钛（同JR05）在反应过程中，首先在二氧化钛表面上产生电子和空穴，接着空穴将附着于二氧化钛表面上的水氧化，而将该水转变成为氢氧自由基；而电子将空气中的氧还原，使其变成超氧化离子。氢氧自由基与超氧化离子将二氧化钛表面上有机化合物以氧化来加以分解。也就是说，纳米二氧化钛作用是由电子的还原能力和电洞的氧化能力来激发二氧化钛表面的氧化与还原过程。 在纳米二氧化钛（同JR05）的表面发生氧化还原过程如下： 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（e- )，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。•OH-、•O2-、•OOH-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。 另一方面，电子则与附在表面的氧气起还原反应后，生成超氧化物负离子。 超氧化物负离子附于氧化反应的中间体形成氧化物，或通过二氧化氢变成水。另外在空气中，还生成、直接促进有机物的炭结合。 导致细菌、臭气产生的物质为有机物。有机物一般比水容易氧化，当有机物的浓度变高时，空穴在有机化合物的氧化反应中被使用的机会就更高，相反空穴与电子这一对同甘共苦的伙伴再结合的比率却减少。像这样，在空穴被充分利用的条件下，还原过程中，电子容易移向氧分子，从而促进纳米二氧化钛的效率。(end)

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