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二氧化钛光催化降解有机物研究概况

2015-08-21姜文军岳严伟黄明星

化工生产与技术 2015年2期
关键词:催化剂研究

姜文军 岳严伟 黄明星 富 良

(1.巨化集团技术中心,浙江 衢州324004;2.浙江晋巨化工有限公司,浙江 衢州324004;3.平湖市水务投资(集团)有限公司,浙江 平湖314200)

随着工业化进程的加快,大量的难降解有机污染物随着废水或废气排放到环境中,对人类健康造成了严重威胁。工业废水废气成分复杂,仅仅依靠常规处理方法(沉淀、过滤、吸附和生物氧化等)很难有效去除难降解有机污染物[1]。自1972年Fujishima发现TiO2电极上能发生光电解水现象,1976年Carey成功利用TiO2光催化氧化水中多氯联苯化合物,使其脱氯去毒成功以来,TiO2因其催化效率高、化学性质稳定、氧化能力强、无二次污染等优点,成为环境治理领域的研究热点之一[2-3]。本文结合国内外研究概况和发展趋势,阐述TiO2光催化降解有机物的机理以及影响因素,并对TiO2的改性方法和在污染物降解的应用研究做了阐述分析。

1 TiO2光催化降解机理

TiO2是一种N型半导体,由一个充满电子的低能价带(VB)和一个空的高能导带(CB)构成,价带和导带之间被禁带隔开,其禁带宽度为3.2 eV[4]。当TiO2表面被等于或大于其禁带宽度的光子照射时,电子被激发从价带跃迁至导带,从而分别在价带和导带形成光生空穴和光生电子。光生空穴具有很强的氧化性,可以直接氧化任何污染物,或者与催化剂表面吸附的水分子作用产生氧化能力很强的羟基自由基(·OH),而导带上的光生电子可以与催化剂表面吸附的氧作用。TiO2光催化反应机理可以用方程(1)~(7)表示(M为金属离子)[5]。

在污染物光催化氧化降解过程中,减少步骤(3)中的氧气,则污染物降解过程不能同时进行,这是因为当导带中有电子积累时,会导致电子和空穴的复合,因此有效地消除电子对促进光催化氧化过程至关重要。……

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