《纳米二氧化钛半导体的光催化特性及其应用》由会员分享，可在线阅读，更多相关《纳米二氧化钛半导体的光催化特性及其应用（4页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、纳 米 二 氧 化 钛 半 导 体 的 光 催 化 特 性 及 其 应 用!郭 慧 林!， 赵 晓 鹏!（!西 北 工 业 大 学 电 流 变 技 术 研 究 所 ， 西 安 #!$#；西 北 大 学 化 学 系 ， 西 安 #!$%&）摘 要 简 单 介 绍 了 纳 米 材 料 的 特 性 ， 着 重 阐 述 了 纳 米 二 氧 化 钛 的 光 催 化 原 理 及 其 在 污 物 处 理 、抗 菌 等 方 面 的 应 用 ， 评 述 了 今 后 的 发 展 方 向 。关 键 词 纳 米 二 氧 化 钛 光 催 化 应 用!国 家 自 然 科 学 基 金 资 助 项 目 （ &()$&$） *
2、作 者 简 介 ： 郭 慧 林 （ !&#$ + ） ， 女 ， 讲 师 ， 研 究 方 向 为 纳 米 材 料 *自 从 !&# 年 ,-./01/23 和 45673 发 现 受 辐 射的 8/9表 面 能 发 生 水 的 持 续 氧 化 还 原 反 应 以 来 ，以 其 为 代 表 的 光 催 化 材 料 已 得 到 广 泛 的 研 究 与 应用 。 从 最 初 用 于 水 的 光 催 化 分 解 扩 展 到 有 机 物 合成 、 贵 金 属 回 收 、 废 水 处 理 、 :和 ;9的 还 原 等 领域 。 近 年 来 ， 人 们 发 现 8/9光 催 化 材 料 还 具 有 净化 空
3、 气 、 杀 菌 、 除 臭 等 功 能 ， 当 紫 外 光 照 射 后 表 现出 超 亲 水 性 ， 为 其 应 用 研 究 又 开 辟 了 新 的 领 域 （ 如材 料 表 面 自 清 洁 等 ） 。 用 纳 米 8/9与 其 他 的 纳 米材 料 进 行 复 合 ， 发 现 具 有 优 异 的 光 吸 收 及 红 外 线反 射 等 光 学 特 性 。 本 文 就 纳 米 8/9的 光 催 化 特性 原 理 及 应 用 ， 以 及 今 后 的 发 展 方 向 作 了 简 要 的介 绍 。! 基 本 原 理! 纳 米 微 粒 的 基 本 理 论 !纳 米 材 料 是 指 微 粒 尺 寸 为
4、纳 米 级 （ !$!$ ) ? !$ ? !$)$ * ? !$($! )$ &!*!*) 介 电 限 域 效 应纳 米 微 粒 分 散 在 异 质 介 质 中 由 界 面 引 起 体 系介 电 增 强 。 一 般 来 说 ， 纳 米 微 粒 的 介 电 限 域 对 光吸 收 、 光 化 学 、 光 学 非 线 性 等 会 有 重 要 的 影 响 ， 故在 分 析 半 导 体 材 料 的 光 学 现 象 时 ， 既 要 考 虑 量 子尺 寸 效 应 ， 又 要 考 虑 介 电 限 域 效 应 。 AB-0 根 据 球 箱势 阱 模 型 确 定 了 吸 收 带 隙 与 粒 子 半 径 的 关
5、系 方 程 ：!（ ） C !#（ C D） E!$% 9?/=8 :68;， -） 比无 缺 陷 的 晶 体 中 !* -） 小得 多 ， 其 吸 附 的 活 性 羟 基 反 应 活 性 增 加 ， 从 而 使 反应 速 率 也 增 大 。除 晶 体 结 构 对 !#%的 光 催 化 活 性 有 重 要 影响 外 ， 从 反 应 机 理 考 虑 !#%的 光 催 化 活 性 主 要 受复 合 中 心 和 表 面 积 % 个 因 素 控 制 。 由 于 光 催 化 反应 是 有 光 生 电 子 和 空 穴 引 起 的 氧 化 还 原 反 应 ， 在催 化 剂 表 面 不 存 在 固 定 的 活
6、 化 中 心 ， 因 此 ， 表 面 积是 决 定 反 应 基 质 吸 附 量 的 重 要 因 素 ， 在 晶 格 缺 陷等 其 它 因 素 相 同 的 情 况 下 ， 表 面 积 越 大 则 吸 附 量越 大 ， 活 性 就 越 高 ， 由 此 ， 纳 米 !#%具 有 比 常 规!#%更 为 优 越 的 光 催 化 特 性 。 如 ?5+5 等 $用#%超 临 界 干 燥 法 制 得 的 !#%气 凝 胶 孔 隙 率 为(/A， 比 表 面 积 高 达 $00-% +.3， 堆 积 密 度 0/+,-.&， 在 对 水 杨 酸 的 光 催 化 氧 化 表 明 具 有 比 ?1+BC.C5
7、D= %/ !#%粉 末 更 高 的 催 化 活 性 。% 纳 米 !#%在 光 催 化 方 面 的 应 用!# 有 机 及 无 机 染 物 的 光 催 化 降 解纳 米 !#%在 降 解 有 机 物 水 处 理 方 面 有 以 下优 点 ：（ 3） 具 有 巨 大 的 比 表 面 积 ， 因 而 具 有 与 废 水中 有 机 物 更 充 分 的 接 触 ， 可 将 有 机 物 最 大 限 度 地吸 附 在 它 的 表 面 ；（ %） 具 有 更 强 的 紫 外 光 吸 收 能力 ， 因 而 具 有 更 强 的 光 催 化 降 解 能 力 ， 可 快 速 将 其表 面 的 有 机 物 分 解
8、掉 。!#%光 催 化 反 应 的 实 质 是 将 难 降 解 的 有 机 污染 物 和 农 药 残 留 物 通 过 光 催 化 反 应 降 解 为 #%，;%#和 其 它 小 分 子 无 机 物 ， 从 而 实 现 净 化 污 水 的功 能 。 其 除 净 度 高 ， 无 二 次 污 染 。 可 广 泛 应 用 于染 料 废 水 、 农 药 废 水 、 表 面 活 性 剂 、 氯 化 物 、 氟 里 昂以 及 含 油 废 水 等 的 光 催 化 降 解 。此 外 ， 利 用 !#%在 光 照 射 下 产 生 的 氧 化 性 很强 的 表 面 羟 基 和 氧 的 负 粒 子 （ 如 #;， #
9、=%） 等 的强 氧 化 还 原 能 力 ， 可 以 将 污 水 中 有 毒 的 汞 、 铬 、 铅以 及 氧 化 物 等 无 机 污 染 物 降 解 为 无 毒 物 质 。 例如 ， 可 将 毒 性 极 强 的 E=氧 化 成 无 毒 的 #%， E%和 E#.&； 将 :%#=F还 原 为 :& 2:)： ?,&:&?;)(， ):82&(， 2A ();):3)A ,)(.;3(6 B8)C)D， !EEF， EF（ G） ： HGFI HFJG K:8L&3M+)*); 4， NO),A3 4 /， /),&(:8), P， )3 2;6 C9;) 9 38)9Q 38) ?8939+
10、),23)A );):3,9 & 5&=#R ?8939:232; ;23W3&:) A):3( & 38) ?89392(&3)A 9Q&A23&9 9 L23), 23（ $!） W5&=#,.3&;)64 789, ?8939:232; 2Y.23&: )D&,9)3(64 78 B.,)3 5,2(9,23&9 5):89;9+ B8)&(3, 29 R 23),&2;( L),) *,&); ?8939W:232; 29 R 5&=#L),) );.:&A23)A658) 2?;&:23&9 & L2(3) 3,)23)3 2A 23&*&9(&( L2( ,)D&)L)A6V&2;
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