南京光催化氧化廢氣處理設(shè)備廠家定制款方法亦需要幾的高溫。
光催化反應(yīng)速率與催化劑特性、體系組成、反應(yīng)物類型等內(nèi)在和外在的許多因素緊密相關(guān)。一般來說，催化劑本身的特性、催化劑表面狀態(tài)、反應(yīng)介質(zhì)條件(PH值、溶劑、電荷大小、空間)、反應(yīng)物類型和濃度、反應(yīng)物的吸附與解吸、氧濃度、光源(波長、強(qiáng)度)等對光催化反應(yīng)有決定性行影響，體系中的干擾吸附質(zhì)、負(fù)載光催化劑的材料等對反應(yīng)液有重要影響。
1、催化劑的活性
TiO2光催化劑的催化活性在很大程度上影響光催化反應(yīng)速率，而TiO2光催化活性主要受TiO2的晶型和粒徑的影響，銳鈦型TiO2的催化活性高，隨著粒徑的減小，電子與空穴簡單復(fù)合的概率降低，光催化活性增大。另外，孔隙率、平均孔徑、粒子表面狀態(tài)、純度等對其光催化活性也均有一定影響。
為了提高光降解效率，對TiO2光催化劑進(jìn)行改性。如研制納米TiO2，制備TiO2的復(fù)合半導(dǎo)體，金屬離子摻雜、染料光敏化等。也可以采用各種手段制備TiO2催化劑，以提高光催化劑的活性，如下是兩種制備負(fù)載TiO2顆粒的方法:
笫一種方法是先將鈦醇鹽溶于醇溶劑中，加入水和造孔劑炭黑配成涂覆漿料，以浸提法涂在基板上，經(jīng)過多次梯度焙燒后.獲得在基板上附著一層多孔的TiO2光催化薄膜，對水和空氣中的有機(jī)污染物有良好的催化降解率。
另一種方法是將載體進(jìn)行清潔處理，然后送入真空壓力小于或等于5.0*103Ph，設(shè)置純金屬鈦靶的真空設(shè)備中，利用中頻交流磁控濺射純鈦靶。純金屬鈦靶材和氧氣在磁控濺射的條件下在載體上直接生成TiO2光催化薄膜。其制備的TiO2光催化薄膜可由單一銳鈦礦相組成或是由單一金紅石相組成，或是兩者的混合相組成。
(2)底物反應(yīng)體系
有機(jī)物所處的反應(yīng)體系復(fù)雜，反應(yīng)物的初始濃度及性質(zhì)、溶液屮的離子、氧化劑及pH值等因素共同影響有機(jī)物的光催化降解。
底物的起始濃度和類型:在低濃度下反應(yīng)速率與有機(jī)物濃度成正比。隨著濃度的升高，反應(yīng)速率與濃度不再呈線性關(guān)系。而在某一高濃度范圍反應(yīng)速率與濃度無關(guān)。底物的不同結(jié)構(gòu)影響降解速率。
離子:反應(yīng)體系的陰陽離子對光催化降解有機(jī)物的影響很復(fù)雜。它與離子的種類可能存在的競爭性吸附和競爭性反應(yīng)，電子空穴復(fù)合中心的增減以及反應(yīng)條件等有關(guān)。
氧化劑和體系PH值:反應(yīng)體系加入氧化劑后，催化劑表面電子被氧化劑俘獲，降低了空穴與電子的復(fù)合率，促使了OH的生成。氧化劑的作用受其加入濃度的影響，PH值影響OH在光催化劑表面的吸附。此外，反應(yīng)物的結(jié)構(gòu)不同，對光催化劑表面--OH的吸附力不同，從而導(dǎo)致不同的反應(yīng)物降解適宜的初始PH值不同。
(3)溫度和光強(qiáng)
光催化反應(yīng)的表現(xiàn)活化能很低，溫度對反應(yīng)速率影響不明顯，300-400nm的弱紫外光就能提供電子空穴分離所需的能量，低光密度下，光降解率隨著紫外光的光強(qiáng)增大而線性增大，中光密度下光催化降解與光強(qiáng)的平方根成正比，而高光密度下主要受質(zhì)子轉(zhuǎn)移條件控制，光強(qiáng)無多大影響，TiO2只可以吸收太陽光中弱紫外部分。
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光催化氧化還原以n型半導(dǎo)體為催化劑，如TiO2、ZnO、Fe2O3、SnO2、WO3等。TiO2由于化學(xué)性質(zhì)和光化學(xué)性質(zhì)均十分穩(wěn)定，且無毒價廉，貨源充分，所以光催化氧化還原去除污染物通常以TiO2作為光催化劑。光催化劑氧化還原機(jī)理主要是催化劑受光照射，吸收光能，發(fā)生電子躍遷，生成“電子—空穴”對，對吸附于表面的污染物，直接進(jìn)行氧化還原，或氧化表面吸附的羥基OH-，生成強(qiáng)氧化性的羥基自由基OH將污染物氧化。
當(dāng)用光照射半導(dǎo)體光催化劑時，如果光子的能量高于半導(dǎo)體的禁帶寬度,則半導(dǎo)體的價帶電子從價帶躍遷到導(dǎo)帶，產(chǎn)生光致電子和空穴。如半導(dǎo)體TiO2的禁帶寬度為312eV，當(dāng)光子波長小于385nm時，電子就發(fā)生躍遷，產(chǎn)生光致電子和空穴(TiO2+hν→e-+h+)。
對半導(dǎo)體光催化反應(yīng)的機(jī)理，不同的研究者對同一現(xiàn)象也提出了不同的解釋。氘同位素試驗和電子順磁共振（ESR）研究均已證明，水溶液中光催化氧化反應(yīng)主要是通過羥基自由基（·OH）反應(yīng)進(jìn)行的，·OH是一種氧化性很強(qiáng)的活性物質(zhì)。水溶液中的OH-、水分子及有機(jī)物均可以充當(dāng)光致空穴的俘獲劑，具體的反應(yīng)機(jī)理［2］如下（以TiO2為例）：
TiO2+hν→h++e-
h++e-→熱量
H2O→OH-+H+
h++OH-→OH
h++H2O+O2-→·OH+H++O2-
h++H2O→·OH+H+
e-+O2→O2-
O2-+H+→HO2·
2HO2·→O2+H2O2
H2O2+O2-→OH+OH-+O2
H2O2+hν→2OH
Mn+(金屬離子)+ne+→M
2提高光催化利用效率的方法
在對光催化氧化反應(yīng)機(jī)理的認(rèn)識基礎(chǔ)上，研究者提出了一系列提高光催化利用效率的方法[3]。
2.1納米光催化劑TiO2的應(yīng)用
在光催化反應(yīng)中，催化劑表面的OH-基團(tuán)的數(shù)目將直接影響催化效果。TiO2浸入水溶液中，表面要經(jīng)歷羥基化過程。晶粒尺寸越小，粒子中原子數(shù)目也相應(yīng)減少，表面原子比例增大，表面OH-基團(tuán)的數(shù)目也隨之增加，從而提高反應(yīng)效率。
由于量子效應(yīng)，近年來，新的研究方向就是研制納米半導(dǎo)體材料—納米光催化劑。納米光催化材料比一般光催化材料在促進(jìn)光催化反應(yīng)的活性作用上，主要體現(xiàn)在2個方面。
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