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光催化氧化技术的原理是什么?

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6957诚信巅峰首选网站:光催化氧化技术的原理是什么?

6957诚信巅峰首选网站: 发布日期:2020-09-17 作者: 点击:

光催化氧化技术的原理是什么?


当能量高于半导体禁带宽度的光子照射半导体时,半导体的价带电子发生带间跃迁,从价带跃迁到导带,从而产生带正电荷的光致空穴和带负电荷的光生电子。光致空穴的强氧化能力和光生电子的还原能力导致半导体光催化剂引发一系列光催化反应的发生。

半导体光催化氧化的羟基自由基反应机理,得到大多数学者的认同。即当TiO2等半导体粒子与水接触时,半导体表面产生高密度的羟基。由于羟基的氧化电位在半导体的价带位置以上,而且又是表面高密度的物种,因此光照射半导体表面产生的空穴首先被表面羟基捕获,产生强氧化性的羟基自由基:

TiO2—hv—e-+TiO2(h+)

TiO2(h+)+H2O——TiO2+H++·OH

TiO2(h+)+OH-——TiO2+·OH

当有氧分子存在时,吸附在催化剂表面的氧捕获光生电子,也可以产生羟基自由基:

O2+nTiO2(e-)——nTiO2+·O2-

O2+TiO2(e-)+2H2O——TiO2+H2O2+2OH-

H2O2+TiO2(e-)一TiO2+OH-+·OH

光生电子具有很强的还原能力,可以还原金属离子:

Mn++nTiO2(e-)——M0+nTiO2


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