付沙威 张晶莹

(吉林建筑大学基础科学部,长春 130118)

环境是全球关注的重要问题之一,随着社会进步,工业生产发展迅速,有机污染物的排放不断增加,对空气和水造成了严重的危害,影响人类生活和健康.怎样有效地治理环境,将水中或者空气中的有机污染物彻底分解,是当今科学研究的重要课题.金属氧化物半导体光催化技术是一种有效降解有机物的方法之一.光照射半导体,使之产生光生电子和空穴对,光催化剂就是利用半导体光生空穴的强氧化性,可将多种有机物分解成水和二氧化碳[1].常见的金属氧化物半导体光催化材料有TiO2,ZnO,Bi2O3,Fe2O3,SnO等.但是,半导体的光生空穴会和光生电子快速的再结合,这样就会降低材料的光催化性能.因此,如何减缓电子—空穴对的再结合,提高这些材料的光催化性能是目前科研的重点.利用碳纳米纤维作衬底材料,可改进氧化锌半导体的光催化性能,提高其催化活性.

1 光催化反应原理

表1 光催化反应方程式

一定能量的光照射金属氧化物半导体,半导体吸收一个能量与其带隙能相匹配或超过其带隙能的光子,价带上的电子受到激发,跃迁到导带,在价带上留下带正电的空穴,产生电子-空穴对.吸附在半导体表面的氧气(O2)可以俘获电子,形成过氧离子(O2-),空穴将吸附在半导体表面的氢氧根离子(OH-)和水分子(H2O)氧化成羟基自由基(·OH),过氧离子和羟基自由基的化学活性都很强,能与多数有机化合物发生反……