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非金属离子掺杂对二氧化钛光催化降解有机染料的研究进展

2021-09-07欧阳园园王松蒋大富李三喜

辽宁化工 2021年8期
关键词:改性效率

欧阳园园,王松,蒋大富,李三喜

(沈阳工业大学 环境与化学工程学院,辽宁 沈阳 110870)

工业发展伴随大量有机废水产生,这些废水排入水体会给人类和环境造成极大危害。传统的废水处理技术包括物理吸附、生物降解、催化氧化等方法,可以在一定程度上起到废水净化作用,但它们普遍存在着如吸附饱和、运行成本较高、污染物分解不彻底等问题,使其在实际工业应用中受到限制[1]。光催化技术是目前处理废水中有机染料常用的手段,它的原理是将具有光催化效应的半导体经过紫外光照射后,光催化剂表面产生具有强氧化还原能力的电子-空穴使目标污染物完全降解。这个过程中因为没有其他污染物产生,因此被人们广泛地应用于污水处理的相关领域。二氧化钛(TiO2)作为光催化剂的代表具有许多优异性能,但锐钛矿型TiO2粉末的带隙为3.2 eV,导致它只能对太阳光中仅占约7%的紫外光区域具有响应,限制了其在日常生活中的应用。为了克服这些不足,国内外学者通过复合半导体、贵金属沉积、离子掺杂等方法对TiO2进行改性,非金属离子掺杂的方式因为操作简便,掺杂后的光催化剂表现出较为优异的性能而被广泛研究[2]。

TiO2光催化机理:当太阳光辐射的能量超过TiO2禁带宽度时,光催化剂表面激发出电子,电子从价带跃迁到导带,同时在价带产生相应的空穴,形成电子-空穴对。价带空穴由于失去电子作为还原剂具有强氧化性,导带中的电子发生还原作用而具备良好的还原性,利用纳米TiO2电子-空穴对的强氧化还原能力,将有毒有害的有机物最终降解成二氧化碳和水等无机小分子,从而达到光催化降解的目的[3]。……

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