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光催化反应机理
网责任编辑:本站原创   人气:   发布日期:2020-05-23 10:41:10
光催化反应机理

 
光催化反应的本质是在光电转换中进行氧化还原反应。根据半导体的电子结构,当半导体(光催化剂)吸收一个能量大于其带隙能(Eg)的光子时,电子(e-)会从价帯跃迁到导带上,而在价带上留下带正电的空穴(e-)。价带空穴具有强氧化性,而导带电子具有强还原性,它们可以直接与反应物作用,还可以与吸附在光催化剂上的其他电子给体和受体反应。例如空穴可以使氧化,电子使空气中的O2还原,生成H2O2、·OH基团和?H2O,这些基团的氧化能力都很强,能有效地将有机污染物氧化,最终将其分解为CO2、H2O,达到消除VOCs的目的。
 
一般采用纳米半导体粒子为光催化剂,这是因为:①通过量子尺寸限域造成吸收边的蓝移;②与体材料相比,量子阱中的热载流子冷却速度下降,量子效率提高;③纳米TiO2所具有的量子尺寸效应使其导电和价电能级变成分立的能级,能隙变宽,导电电位变得更负,而价电电位变得更正,这些使其具备了更强的氧化还原能力,从而催化活性大大提高;④纳米粒子比表面积大,使粒子具有更强的吸附有机物的能力,这对催化反应十分有利,粒径越小,电子与空穴复合几率越小,电荷分离效果越好,从而提高催化活性。


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