TiO2异质结光电极降解有机废水的研究进展
2021-07-19王涛,罗涵
西南大学学报(自然科学版) 2021年7期
关键词:效率
王 涛,罗 涵
重庆大学 环境与生态学院,重庆 400045
工业、农业和城市活动产生的难降解有机化合物,包括染料、有机农药和表面活性剂等,具有高毒性、致癌性和致突变性,排入水体造成严重的水环境问题[1-2]. 而这些难降解有机物通常对常规化学、生物降解、光解具有抗性,而吸附、沉淀和反渗透等方法只能将其转移至另一相,并不能将其降解[3].
近年来,基于半导体光催化的光电催化技术,可通过外加偏压提高光生空穴-电子的分离效率,具有高效降解难降解有机物的能力,且光催化剂反应后易与溶液分离而可重复使用,因而在水处理方面的应用受到了广泛关注[2]. TiO2因其光催化性能优良、化学性质稳定以及价廉易得等优点,成为光电催化领域研究的热点[4-5]. 但是,TiO2仅能利用波长387 nm以下的紫外光(仅占太阳光能的3%~5%),限制了其广泛应用. 因此,研究者为提高TiO2的光响应范围和催化效率做了大量研究,包括形貌控制[6-8]、元素掺杂[9-11]和形成异质结等. 其中形成异质结被认为是最有效的提升TiO2光电催化效率的方法,本文主要针对TiO2异质结类别及其光电催化降解有机废水的研究进展进行综述.
1 TiO2光电催化
1.1 TiO2光电催化机理
TiO2光电催化与TiO2光催化降解有机废水机理相似,不同点在于其阴阳极实现了电子空穴在空间上的分离,氧化还原反应分别发生在阳极和阴极,且外加偏压降低了电子与空穴的复合率. TiO2光电催化有机废水的步骤分为[12]:
1) TiO2表面吸附存在于水溶液中的有机物;……
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