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TiO2光催化剂在污水处理领域中应用

来源:印染在线 发布时间:2012年01月04日

引言

随着经济的发展,环境污染越来越严重,污水处理显得非常重要。利用光催化反应处理污水,不仅能够有效地利用太阳能清洁能源,而且使得污水处理过程变得简便,节省了一些设备和原料。本文主要介绍了Ti02光催化处理污水的研究现状及其制备方法。

1  TOi2光催化原理

Ti02有3种晶体结构:板钛矿型、锐钛矿型、晶红石型。催化活性的次序为:锐钛矿型>晶红石型>板钛矿型。TiO2的禁带宽度随晶型不同而不同,锐钛矿型的禁带宽度为3.2eV、金红石为3.0eV,相对应的光谱吸收阀值为387nm和413nm。当用波长低于上述波长的光照射TiO2时,将从Ti0。体内激发出自由电子(e-),从而在价带上留下空穴(h,产生的电子(e-)和空穴(h)与其表面吸附的Oz/HzO等作用生成的·OH/·02有极强的氧化性,可氧化分解多种有机物,并且产生的自由电子有较强的还原能力,可还原金属离子,故TiO2光催化技术在污水处理中表现出良好的光催化降解效果。其光催化原理如下所示:

Ti02的禁带宽度(Eg—3.2eV)较大,只能吸收占太阳光谱大约4的紫外辐射(-387.5nm),所以不能充分利用太阳能:此外,光生电子和空穴复合几率很高,导致Ti0的光生载流子利用效率低,由于存在这两个缺陷,在一定程度上制约了TiO2光催化技术的实际应用.围绕这两个关键问题,目前半导体光催化技术研究呈现两个热点:

(1)对TiO进行修饰改性,以扩展其有效光响应范围。

(2)开发新型半导体光催化剂,提高可见光生电子和空穴利用效率,提高光催化反应活性

 2   Ti02光催化剂的棚备

2.1常用的载体

光催化剂载体可分为无机载体和有机载体,用得最多的是无机载体。常用的无机载体有:硅胶、活性炭、活性氧化铝、玻璃纤维网、空心陶瓷球、海沙、空心玻璃微球、石英玻璃片(管)、普通玻璃片、载波片、光导纤维、玻璃珠、层状石墨、块状混泥土、瓷砖、沸石、不锈钢、耐火砖、合金、泡沫镍等。一些天然矿物,如沸石、膨润土、硅藻土等,具有独特的层状微孔结构和离子交换性能,充当载体与TiO2构成的复合光催化材料兼具多孔性、高比表面积、强吸附性,是良好的载体材料。而有机载体由于易被光催化剂催化降解、稳定性差,因此应用较少。现采用的有机载体主要有:全氟磺酸薄膜、赛璐珞薄膜、聚乙烯、氟树脂等。

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