光催化氧化技术,成人免费无码大片a毛片视频环(huán)保为您介绍!
之前有(yǒu)为大家介绍了UV光解和光催化氧化技术里面的光解技术,成人免费无码大片a毛片视频环保小编接着为您介绍光催化技术,一般情况下我们又称其为光氧(yǎng)催化技术。
1、半导体的能(néng)带结构
半导体的能带结构通常是由一个充满电子的地价带和一个高(gāo)空的高能(néng)导(dǎo)带构(gòu)成,价带和导带之间的(de)区域称为禁带(dài),域的大小称为(wéi)禁带宽度。半导体(tǐ)的禁带宽度一般为0.2~3.0eV是一个不(bú)连(lián)续区域。半导体的光催化特性就是由(yóu)它的特殊能(néng)带结构所决定的。当(dāng)用能(néng)量等于或大于半导体带隙能的光波(bō)辐射半导体时,处于价带上的电子(zǐ)就会被激发(fā)到导带上并在电场作用下迁移到(dào)离子表面,于是在价带上形成(chéng)了空(kōng)穴,从而产生了具有高(gāo)活性的空穴电子对空穴可以夺取半导体表(biǎo)面被吸附物质或溶剂中的电子,使原(yuán)本不(bú)吸收光的物质被激活并(bìng)被氧化,电(diàn)子受(shòu)体通过接受表面的电子而被还原。
2、光催化技术原理
1972年,日本 Fujishima发现了光催化现象。1999年由于纳米技术得到了突破性进展光催化终于正(zhèng)式登上了国际研究舞台。经过多年的研(yán)究和积累,光催化产品的技术与应用(yòng)等已相当成熟。
TiO2属于一种n型半导体材料,它的禁带宽度为3.2ev(锐钛矿),当它受到波长小于或等于387.5nm的光(紫(zǐ)外光)照射时,价带的电子就会获得光子的能量而跃迁至导带,形成光生电(diàn)子(e);而价带(dài)中则相应地形成光生空(kōng)穴(h+),如图9-1所示。
光氧催(cuī)化是(shì)利用TiO2作为催化剂的(de)光催化(huà)过程,光催化是利用紫外光波照射TIO2,在有水分的情况下产生羟基自由基(?OH)和活性氧物质(?O2 ,H2O?),其中羟基(jī)自由基(?OH)是(shì)光催化(huà)反应中一种主要(yào)的活性物质,对光催(cuī)化(huà)氧化起决定作用。羟基自由基具有很(hěn)高的反应能(120kJ/molD),高于有机(jī)物中的各类化学键能,如C-C(83kJ/mol)、C-H(99kJ/mol)、C-N(73kJ/mol)、C-O(84k/mol)、H-O(11lkJ/mol)、N-H(93k/mol),因而能迅速(sù)有(yǒu)效地分解挥发性有机物和构(gòu)成细菌的有机物,再加上其他活性氧物质(?O2,H2O?)的协同作(zuò)用,其氧化更(gèng)加(jiā)迅速。能氧化绝大部分的有机物及(jí)无机(jī)污染物,将其矿(kuàng)化为无机小分子、CO2和H2O
等无害物质。反(fǎn)应过(guò)程如下:
TiO2+hυ→h++e-
h+ + e- → 热能
h++OH- → ?OH
h++OH- → ?OH+H+
e-+O2 → ?O2-
O2+H+ → HO2?
2H2 O? → O2+H2O2
H2O2+O2 → ?OH+H++O2
?OH+dye→…→CO2+H2O
H++dye→…→CO2+H2O
由机理反应可知,TiO2光催化降解有机物,实质上(shàng)是一种自由(yóu)基(jī)反应。
光催化技术是在设备中添加纳米级活性材料,在紫外光的作用下,产生更为强烈的催化降解功能。纳米活性材料光生空穴的氧化电位以标准氢电位为3.0V,比臭(chòu)氧(yǎng)的2.07V和氯气的1.36V高许多,具有很强的氧化性。在光照射下(xià),活性材料能(néng)吸收(shōu)相当(dāng)于带隙能量以下的光能,使其表面(miàn)发生激励而产生(shēng)电子(e-)和空穴(h+),这些电子和(hé)空穴具有(yǒu)极强的还(hái)原和(hé)氧化能力,能与水或容存的氧反应(yīng),迅速产生氧化(huà)能力极强的氢氧根自由基(?OH)和超氧阴离子(?O2)。?OH具(jù)有很高的氧化电位,是一种强氧化基(jī)团,它能够氧化大多数有机污染物(wù),使原本不吸收(shōu)光的物质直接氧化分解。
常见的光催化剂多(duō)为金属氧化(huà)物和硫化物,如TiO2、ZnO、CdS、WO3等,其中TiO2的综合性能最好,应用最广。
大多数挥发(fā)性的有机化合物在这种紫外光能和納米活性催化(huà)氧化的共同作用下(xià),能在2~3s时间内被充分降解,光催(cuī)化氧化(huà)技术对(duì)挥(huī)发性有机废气污(wū)染物催化反应条件温和(hé),有(yǒu)机物分解迅速,产物(wù)为CO2和(hé)H2O或其他小分子物质,而且适用范国广,包括烃、醇、醛、嗣、氨等有机物,都能通过TiO2光催化清除。
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