tio2光催化反应机理及动力学研究进展

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1、第14卷第3期化学进展Vol.14No.32002年5月PROGRESSINCEMISTRYMay2002TiO2光催化反应机理及动力学研究进展唐玉朝胡春王怡中(中国科学院生态环境研究中心环境水化学国家重点实验室北京100085)摘要光催化处理环境污染物是基于催化反应过程中的一些自由基对污染物的氧化或还原作用反应途径通常是O攻击或空穴直接攻击对可见光敏感的化合物也可能通过激发态来分解动力学的表述多数符合模式广泛研究了模式下的吸附与催化活性的关系对动力学的研究也是了解其反应机理的重要途径关键词光催化反应机理动力学中图分类号:O6124O64

2、31O6441文献标识码:A文章编号:1005281X(2002)03019208RecentAdVancesinMechanismsandKineticsofTiO2PhotocatalysisTangYuchaoHuChunWangYizhong(ResearchCenterforEcoEnvironmentalSciencesStateKeyabofEnvironmentalAguaticChemistryCASBeijing100085China)AbstractFundamentalmechanismsofTiO2heterog

3、eneousphotocatalysisfordegradingWastesarebasedonsomeradicalreactions.UnderultravioletlightthephotocatalystsproduceholesandelectronsWhichsubseguentlyinitiateoxidationandreductionreactions.olesandelectronscanreactdirectlyWithorganicspeciesadsorbedonthesurfaceofthecatalystsa

4、ndalsocantransformintohighenergychemicalspeciessuchashydroxylradicals.SomeorganicssuchasdyesWhicharesensitivetovisiblelightcanalsobedegradedviaexcitedstates.angmuirinshelWoodkineticsmodeldescribesthedegradationrateexpressionsintermsofthedisappearanceofcompounds.Thekinetic

5、softhephotocatalysisisnotonlyessentialtopracticalapplicationsbutalsoiskeyaspectforunderstandingmechanismsofthephotocatalysis.Keywordsphotocatalysismechanismskinetics化分解作用此外光催化反应还具有反应条件温一~引言和反应设备简单二次污染小易于操作控制对低在人类面临的众多环境问题中毒性大~生物难浓度污染物及气相污染物也有很好的去除效果催降解的有机污染物的处理是一个难题此类物质由化

6、材料易得运行成本低可望用太阳光为反应光源于难以用生物方法去除而排放到环境中会对环境等优点是一种非常有前途的污染治理技术因而近产生很大的危害作用所以人们一直寻求新的方法年来受到广泛关注[16]但光催化反应由于其反应来处理这个问题光催化方法作为高级氧化技术的体系的复杂性包括其反应机理基本的反应过程一种是利用光生强氧化剂将有机污染物彻底氧化动力学行为等仍然有许多不清楚的地方这些对这为等小分子此法能处理多种污染物适项新型污染控制技术的实用化带来了障碍研究其2O~CO2用范围广特别是对难降解的有机物具有很好的氧反应机理是改进光催化设计的重要途径而对

7、动力收稿:2001年4月收修改稿:2001年6月第3期唐玉朝等TiO2光催化反应机理及动力学研究进展-193-学的研究既是设计反应器的基本要求也是更好理光催化反应的量子效率低(~1O-2)是其难以实解其反应机理的方法之一0本文综述了近年来TiO用化的最为关键因素之一0光催化反应的量子效率2光催化氧化的反应机理与动力学研究新进展0取决于载流子的复合几率载流子复合过程则主要取决于两个因素;载流子在催化剂表面的俘获过程;二~TiO光催化反应机理表面电荷迁移过程0增加载流子的俘获或提高表面2电荷迁移速率能够抑制电荷载流子复合增加光催1.TiO2光

8、催化主要反应历程当能量大于TiO禁带宽度的光照射半导体时化反应的量子效率0电子和空穴复合的速率很快在2-9光激发电子跃迁到导带形成导带电子(e-)同时TiO2表面其速率在1Os以内而载流子被俘