【光催化劑有哪些】光催化劑的應(yīng)用 光催化劑的催化機(jī)理

光催化劑有哪些

常見的光催化劑多為金屬氧化物和硫化物，如TiO2, ZnO,CdS,WO3等，其中TiO2的綜合性能最好，應(yīng)用最廣。自1972年Fujishima和Honda發(fā)現(xiàn)在受輻照的TiO2上可以持續(xù)發(fā)生水的氧化還原反應(yīng)，并產(chǎn)生H2以來，人們對這一催化反應(yīng)過程進(jìn)行了大量研究。結(jié)果表明，TiO2具有良好的抗光腐蝕性和催化活性，而且性能穩(wěn)定，價(jià)廉易得，無毒無害，是目前公認(rèn)的最佳光催化劑。該項(xiàng)技術(shù)不僅在廢水凈化處理方面具有巨大潛力，在空氣凈化方面同樣具有廣闊的應(yīng)用前景。

光催化劑的應(yīng)用

用光催化凈化技術(shù)去除空氣中的有機(jī)污染物具有以下特點(diǎn)：

1、直接用空氣中的氧氣做氧化劑，反應(yīng)條件溫和（常溫 常壓）

2、可以將有機(jī)污染物分解為二氧化碳和水等無機(jī)小分子，凈化效果徹底。

半導(dǎo)體光催化劑化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，氧化還原性強(qiáng)，成本低，不存在吸附飽和現(xiàn)象，使用壽命長。光催化凈化技術(shù)具有室溫深度氧，二次污染小，運(yùn)行成本低和可望利用太陽光為反應(yīng)光源等優(yōu)點(diǎn)，所以光催化特別合適室內(nèi)揮發(fā)有機(jī)物的凈化，在深度凈化方面顯示出了巨大的應(yīng)用潛力。

光催化劑的催化機(jī)理

半導(dǎo)體光催化劑大多是n型半導(dǎo)體材料（當(dāng)前以為TiO2使用最廣泛）都具有區(qū)別于金屬或絕緣物質(zhì)的特別的能帶結(jié)構(gòu)，即在價(jià)帶(ValenceBand，VB)和導(dǎo)帶(ConductionBand，CB)之間存在一個(gè)禁帶(ForbiddenBand,BandGap)。由于半導(dǎo)體的光吸收閾值與帶隙具有式K=1240/Eg(eV)的關(guān)系，因此常用的寬帶隙半導(dǎo)體的吸收波長閾值大都在紫外區(qū)域。當(dāng)光子能量高于半導(dǎo)體吸收閾值的光照射半導(dǎo)體時(shí)，半導(dǎo)體的價(jià)帶電子發(fā)生帶間躍遷，即從價(jià)帶躍遷到導(dǎo)帶，從而產(chǎn)生光生電子(e-)和空穴(h )。此時(shí)吸附在納米顆粒表面的溶解氧俘獲電子形成超氧負(fù)離子，而空穴將吸附在催化劑表面的氫氧根離子和水氧化成氫氧自由基。而超氧負(fù)離子和氫氧自由基具有很強(qiáng)的氧化性，能將絕大多數(shù)的有機(jī)物氧化至最終產(chǎn)物CO2和H2O，甚至對一些無機(jī)物也能徹底分解。