二氧化钛光催化技术在污水处理领域中应用

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1、第35卷第4期水处理技术VOl-35NO．42009年4月1-E三CHNoloGYOFWATER1-REATMENTApr．，20099二氧化钛光催化技术在污水处理领域中应用崔玉民，王洪涛(阜阳师范学院化学化工学院，安徽阜阳236041)擅耍：分析了TjO2光催化技术研究现状，探讨了光催化反应机制，讨论了影响Tio2光催化反应活性的主要因素：(1)贵金属沉积可以提高催化剂表面光生载流子的分离效率，有利于生成更多的·OH；(2)金属离子掺入TiO：晶格中可能引起晶格位置缺陷或改变结晶度，抑制了电子与空穴的复合，延长载流子的寿命，从而使光催化的性能得以改善；(3)半导体复合可以提

2、高系统的电荷分离效果，扩大对光谱的吸收范围。阐述了TiO光催化技术在处理有机及无机污染物领域中的应用。关t词：光催化；功能材料；贵金属沉积；金属离子掺杂中圈分类号：TQ031．7文献标识码：A文章编号：1000．3770(2009)04．OO9．04纳米TiO：以其无毒、光催化活性高、稳定性高、氧表面键合羟基的间接氧化，即粒子表面捕获的空穴化能力强、能耗低、可重复使用等优点而成为最优良的氧化，又可在粒子内部或颗粒表面经价带空穴直接光催化材料nl习。但是Tio2的禁带宽度(3．2eV)较氧化，或同时起作用，视具体情况有所不同i12]。大，只能吸收占太阳光谱大约4％的紫外辐射用作

3、光催化的TiO主要有两种晶型一锐钛矿(A=387．5rim)，所以不能充分利用太阳能【3；此外，型和金红石型，其中锐钛矿型的催化活性较高。纳米光生电子和空穴复合几率很高，导致Tjo的光生载TjO2为n型半导体材料，当其受到能量大于禁带宽流子利用效率低，由于存在这两个缺陷，在一定程度度(E)的光照时，其价带上的电子(e)受到激发越上制约了TiO：光催化技术的实际应用【4]。围绕这两过禁带进入导带，在价带留下带正电的空穴(1l+)。个关键问题，目前半导体光催化技术研究呈现两个电子和空穴在电场作用下分离并向粒子表面迁移，热点：(1)对TiO进行修饰改性，以扩展其有效光在此过程中一部

4、分电子和空穴重新复合，另一部分响应范围及提高光生电子和空穴的利用效率，提高则与吸附在TiO：表面的O：、H2o、OH‘发生一系列光催化反应活性；(2)开发新型半导体光催化剂，反应生成高活性羟基自由基·OH和·o2等，h、·OH要求其对可见光生电子和空穴的利用效率，提高光对电子给体进行光催化氧化；e’对电子受体进行光催化反应活性[7-8]。近年来各国研究者在高活性纳米催化还原。ESR(电子自旋振动)检测结果表明·OHTiO2的制备、多相光催化反应机理及提高光催化反在光催化氧化过程中起重要作用H31。而对于·OH起应效率途径等方面进行有成效的研究，为纳米TiO，主导作用的反应问题

5、要复杂一些；·OH既可以与表光催化技术的广泛应用奠定基础[9-u1。面Ti4+缔合成Ti甜H0·来氧化表面污染物，也可以扩散到液相中来氧化污染物；对于二者共同作用来说，l纳米TiO2光催化反应机理表面氧化反应和液相氧化反应应该是同时进行的。羟基自由基是光催化反应的一种主要活性物Yang等的研究证明确实存在表面氧化反应和液质，对光催化氧化起决定作用。从纳米TiO光催化相氧化反应。这可归结为反应物、中间体与产物在催反应可知，吸附于催化剂表面的氧及水合悬浮液中化剂表面上进行的竞争吸附导致反应位置由催化剂的oH、H2O等均可产生·OH。氧化作用既可以通过表面向液相中转移㈣。收稿日期：

6、2008．09-27基金项目：安徽省自然科学基金项目(050450301)；安徽省青年教师“资助计划”项习(2007jq1142)；安徽环境污染物降解与监测省级重点实验室资助项目作者简介：崔玉民(1964·)，男，硕士，教授；研究方向为光催化及有机合成；联系电话：0558-2595836；E-mail：cymlh@126．com。10水处理技术第35卷第4期2提高Tio2光催化反应活性的途径了光催化活性。张胜利等【l9]从反应机理角度解释了Cu掺杂对TiO：光催化活性的影响。研究表明，2．1金属沉积的影响Cu+／TiO光催化降解甲基橙在不同光源下经历了常见的沉积贵金属有Pt、

7、Pd、Ag、Au等，其中研不同的反应历程。究最多的是Pt／TiO2体系，沉积贵金属可改善光催化高压汞灯照射下，TiO：价带电子被激发到导剂活性。符小荣等【6]采用溶胶．凝胶法制备的带，Cu2捕获该电子后被还原为Cu+。由于TiO2／Pt／玻璃薄膜，其降解可溶性染料的活性明显高(CuWCU)=0．17V(VS．NHE)，E2．9V(VS．NHE，于TiO2／玻璃薄膜。席北斗等进行的光催化降解五pH=3)，因此还原生成的Cu~再次被h氧化为氯苯酚的研究表明：加Pt修饰的TiO催化活性(光Cu2~，这样就形成