纳米二氧化钛的光催化机理是什么

来源：学生作业帮编辑：作业帮分类：生物作业时间：2024/05/16 20:04:52

纳米二氧化钛的光催化机理是什么

纳米二氧化钛光生空穴的氧化电位以标准氢电位计为3.0 V,比臭氧的2.07 V 和氯气的1.36 V高许多,具有很强的氧化性.高活性的光生空穴具有很强的氧化能力,可以将吸附在半导体表面的OH-和H2O 进行氧化,生成具有强氧化性的·OH [20].从几种强氧化剂的氧化电位大小顺序：F2>·OH>O3>H2O2>HO2·>MnO4->HCLO>Cl2>Cr2O72->·ClO2,可以看出·OH 具有很高的氧化电位,是一种强氧化基团,能氧化大多数的有机污染物及部分无机污染物.同时,空穴本身也可夺取吸附在半导体表面的有机污染物中的电子,使原本不吸收光的物质被直接氧化分解.在光催化反应体系中,这两种氧化方式可能单独起作用也可能同时作用,对于不同的物质两种氧化方式参与作用的程度视具体情况有所不同.另一方面,电子受体可直接接受光生半导体表面产生的高活性电子而被还原.环境中的某些特定污染物—有毒金属,如Hg2+、Ag1+、Cr6+、Cu2+等也能接受光生半导体表面产生的高活性电子而被还原成无毒的金属分子.纳米二氧化钛光催化反应过程：
·OH+ dye → 染料降解 8-25
TiO2（h+）+ dye →·dye+ →染料氧化 8-26
Mx++xTiO2（e-）→M0 8-27
Mx++y TiO2（e-）→M(x-y) + (x>y) 8-28
从以上纳米二氧化钛光催化反应过程可知,在光催化反应体系中,表面吸附分子氧的存在会直接影响光生电子的转移,如式8-5～8-8,影响反应高活性自由基和反应中间体·OH、·O2-、HO2·、H2O2 的生成、光催化氧化反应速率和量子产率.向半导体光催化体系内通入氧气可加快有机物的降解速率,因为当溶液中有O2 存在时,光生电子会和O2 作用生成·O2-,进而与H+作用生成HO2·,最终生成·OH氧化降解有机物[21].在这诸多氧化性物质共存的反应体系中,由于催化剂的表面有大量的羟基存在,因此在液相条件下光催化反应主要通过羟基自由基反应降解有机污染物.

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