引言
隨著經濟的發展,環境污染越來越嚴重,污水處理顯得非常重要。利用光催化反應處理污水,不僅能夠有效地利用太陽能清潔能源,而且使得污水處理過程變得簡便,節省了一些設備和原料。本文主要介紹了Ti02光催化處理污水的研究現狀及其制備方法。
1 TOi2光催化原理
Ti02有3種晶體結構:板鈦礦型、銳鈦礦型、晶紅石型。催化活性的次序為:銳鈦礦型>晶紅石型>板鈦礦型。TiO2的禁帶寬度隨晶型不同而不同,銳鈦礦型的禁帶寬度為3.2eV、金紅石為3.0eV,相對應的光譜吸收閥值為387nm和413nm。當用波長低于上述波長的光照射TiO2時,將從Ti0。體內激發出自由電子(e-),從而在價帶上留下空穴(h,產生的電子(e-)和空穴(h)與其表面吸附的Oz/HzO等作用生成的·OH/·02有極強的氧化性,可氧化分解多種有機物,并且產生的自由電子有較強的還原能力,可還原金屬離子,故TiO2光催化技術在污水處理中表現出良好的光催化降解效果。其光催化原理如下所示:
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Ti02的禁帶寬度(Eg—3.2eV)較大,只能吸收占太陽光譜大約4的紫外輻射(-387.5nm),所以不能充分利用太陽能:此外,光生電子和空穴復合幾率很高,導致Ti0的光生載流子利用效率低,由于存在這兩個缺陷,在一定程度上制約了TiO2光催化技術的實際應用.圍繞這兩個關鍵問題,目前半導體光催化技術研究呈現兩個熱點:
(1)對TiO進行修飾改性,以擴展其有效光響應范圍。
(2)開發新型半導體光催化劑,提高可見光生電子和空穴利用效率,提高光催化反應活性
2 Ti02光催化劑的棚備
2.1常用的載體
光催化劑載體可分為無機載體和有機載體,用得最多的是無機載體。常用的無機載體有:硅膠、活性炭、活性氧化鋁、玻璃纖維網、空心陶瓷球、海沙、空心玻璃微球、石英玻璃片(管)、普通玻璃片、載波片、光導纖維、玻璃珠、層狀石墨、塊狀混泥土、瓷磚、沸石、不銹鋼、耐火磚、合金、泡沫鎳等。一些天然礦物,如沸石、膨潤土、硅藻土等,具有獨特的層狀微孔結構和離子交換性能,充當載體與TiO2構成的復合光催化材料兼具多孔性、高比表面積、強吸附性,是良好的載體材料。而有機載體由于易被光催化劑催化降解、穩定性差,因此應用較少。現采用的有機載體主要有:全氟磺酸薄膜、賽璐珞薄膜、聚乙烯、氟樹脂等。
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