1、此資料由網(wǎng)絡(luò)收集而來，如有侵權(quán)請告知上傳者立即刪除。資料共分享，我們負(fù)責(zé)傳遞知識。太陽光催化技術(shù)在水處理應(yīng)用 1、光催化法的產(chǎn)生與機理 1972年fujishima等發(fā)現(xiàn)受輻照的二氧化鈦(tio2)微?？梢允顾l(fā)生持續(xù)的氧化還原反應(yīng)并產(chǎn)生氫氣，揭開了多相光催化研究的帷幕。此后，光催化氧化技術(shù)得到了廣泛的重視和快速的發(fā)展。tio2作為一種優(yōu)良的光催化劑，以其低廉的成本，穩(wěn)定的化學(xué)性質(zhì)，無毒無害的特征，吸引科學(xué)家們不斷探索。 自1976年carey等先后報道了tio2水濁液在近紫外光的照射下可使多氯聯(lián)苯完全脫氯去毒、tio2在多晶極氙燈作用下對二苯酚、i-、br-、cl-、fe2+、ce3+和cn

2、-的光解過程、tio2在紫外光照射下有殺菌作用以來，大量的深入研究表明:利用光催化技術(shù)不僅能夠處理多種難降解有機污染物，同時具有很好的殺菌及抑制病毒活性的作用，且不會形成對人體有害的中間產(chǎn)物。tio2光催化技術(shù)逐漸在水處理領(lǐng)域展現(xiàn)出了誘人的前景，并被認(rèn)為是當(dāng)前最具有開發(fā)前景的水處理技術(shù)。然而，tio2只有在紫外光的激發(fā)下才能表現(xiàn)光催化活性。紫外光發(fā)射裝置構(gòu)造復(fù)雜，耗電量大，運行成本高，影響了二氧化鈦光催化氧化技術(shù)在實際工程中的大規(guī)模應(yīng)用。 太陽光是一種清潔。如果多相光催化技術(shù)可以以太陽光為驅(qū)動力，無疑具有強大的工程潛力。但太陽光中紫外光的含量只占3%5%，因此tio2直接利用太陽光進(jìn)行光催化的

3、效率較低。為了改善tio2對太陽光的利用能力，許多科學(xué)家和實驗室都做了大量的研究。當(dāng)前的研究熱點主要集中在中在兩個方面:一是如何提高tio2對太陽能的利用效率;二是如何設(shè)計合理的反應(yīng)器，充分利用太陽光能。 tio2光催化氧化機理： tio2是一種半導(dǎo)體光催化劑，具有銳鈦礦、金紅石及板鈦礦三種晶體結(jié)構(gòu)，其中只有銳鈦礦結(jié)構(gòu)和金紅石結(jié)構(gòu)具有光催化特性。銳鈦礦型tio2粒子比金紅石型tio2粒子具有更高的催化活性(2003 000倍)。 tio2的帶隙能為3. 2 ev，相當(dāng)于波長為387.5 nm光子的能量，當(dāng)tio2受到波長小于387.5nm的紫外光照射時，處于價帶的電子就會被激發(fā)到導(dǎo)帶上去，從而

4、分別在價帶和導(dǎo)帶上產(chǎn)生高活性的光生空穴和光生電子9。光生電子和光生空穴都有很高的能量，遠(yuǎn)遠(yuǎn)高出一般有機污染物的分子鏈的強度，可以輕易將有機污染物分解成最原始的狀態(tài)。同時光生空穴還能與空氣中的水分子反應(yīng)，產(chǎn)生羥自由基(oh)，亦可分解有機污染物并且殺滅細(xì)菌、病毒。 2、tio2對太陽能利用效率的提高 2.1催化劑的表面修飾 tio2的光催化活性起源于光激發(fā)產(chǎn)生的電子-空穴對，由于電子-空穴對易于復(fù)合，大大降低了光催化降解效率。如果tio2表面有能接受電子的物質(zhì)，改變氧化還原反應(yīng)過程，有利于電子和空穴的轉(zhuǎn)移，并延長其分離時間，就有可能降低電子與空穴的復(fù)合，提高tio2的光催化效率。根據(jù)半導(dǎo)體的特性

5、，通常采用如下修飾手段:在半導(dǎo)體微粒表面形成淺電子陷阱，俘獲電子，阻止電子和空穴復(fù)合，貴金屬沉積、過渡金屬離子摻雜屬于這類修飾。利用光敏劑和tio2形成的量子尺寸效應(yīng)來促進(jìn)半導(dǎo)體的光生電子-空穴對的生成和分離，使其光激發(fā)響應(yīng)范圍向長波方向移動甚至達(dá)到可見光區(qū)，為利用太陽能提供有價值的途徑。 2.2加入氧化劑 強氧化劑能夠產(chǎn)生oh，可以作為uv-可見光的一種有效補充，來提高降解速率。向tio2光催化體系中加入o3、o2、h2o2、fe3+等氧化劑，能夠俘獲催化劑表面的電子，有效抑制電子和空穴的簡單復(fù)合，同時促進(jìn)oh的生成。目前常用的強氧化劑有fenton試劑和na2s2o8。 fenton試劑是過氧化氫和亞鐵離子的混合溶液，在酸性環(huán)境下，能夠大大提高被吸收的uv-可見光的波長( 3、太陽光反應(yīng)器 直接利用太陽光中的紫外線進(jìn)行光催化降解有機物，需要增加紫外光的照射強度，這就涉及到如何聚光的問題，于是各類型的太陽光反應(yīng)器應(yīng)運而生。 3.1聚光式反應(yīng)器 20世紀(jì)80年代末，拋物面柱式聚光反應(yīng)器(ptc)曾應(yīng)用于太陽光催化反應(yīng)，它由聚光器、日光跟蹤裝置以及反應(yīng)器三部分構(gòu)成，利用線聚焦方式來吸收光能，光線被聚焦固定到拋物面或拋物槽上的管狀反應(yīng)器中。 seri實驗室在美國的新墨西哥城組裝了第一個中試規(guī)模的反應(yīng)裝置。該裝置由排成一線的6個ptc反應(yīng)器和6個單軸太陽光追蹤器構(gòu)成。凈采光面積為