光催化氧化技術(shù) 

光化學(xué)及光催化氧化法是目前研究較多的一項(xiàng)氧化技術(shù)。所謂光催化反應(yīng)，就是在光的作用下進(jìn)行的化學(xué)反應(yīng)。光化學(xué)反應(yīng)需要分子吸收特定波長(zhǎng)的電磁輻射，受激產(chǎn)生分子激發(fā)態(tài)，然后會(huì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)生成新的物質(zhì)，或者變成引發(fā)熱反應(yīng)的中間化學(xué)產(chǎn)物。光化學(xué)反應(yīng)的活化能來(lái)源于光子的能量，在太陽(yáng)能的利用中光電轉(zhuǎn)化以及光化學(xué)轉(zhuǎn)化一直是十分活躍的研究領(lǐng)域。

光催化氧化技術(shù)利用光激發(fā)氧化將O2、H2O2等氧化劑與光輻射相結(jié)合。所用光主要為紫外光，包括uv-H2O2、uv-O2等工藝，可以用于處理污水中CHCl3、CCl4、多氯聯(lián)苯等難降解物質(zhì)。另外，在有紫外光的Fenton體系中，紫外光與鐵離子之間存在著協(xié)同效應(yīng)，使H2O2分解產(chǎn)生羥基自由基的速率大大加快，促進(jìn)有機(jī)物的氧化去除。

 基本信息

• 中文名稱

  光催化氧化技術(shù)

• 實(shí)質(zhì)

  氧化技術(shù)

• 所用光

  紫外光

• 起源

  1972 年

目錄

 技術(shù)介紹

光降解通常是指有機(jī)物在光的作用下，逐步氧化成低分子中間產(chǎn)物終生成CO2、H2O及其他的離子如NO3-、PO43-、Cl-等。有機(jī)物的光降解可分為直接光降解、間接光降解。前者是指有機(jī)物分子吸收光能后進(jìn)一步發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)。后者是周圍環(huán)境存在的某些物質(zhì)吸收光能成激發(fā)態(tài)，再誘導(dǎo)一系列有機(jī)污染的反應(yīng)。間接光降解對(duì)環(huán)境中難生物降解的有機(jī)污染物更為重要。

應(yīng)用途徑

利用光化學(xué)反應(yīng)降解污染物的途徑，包括無(wú)催化劑和有催化劑參與的光化學(xué)氧化過(guò)程。前者多采用氧和過(guò)氧化氫作為氧化劑，在紫外光的照射下使污染物氧化分解；后者又稱光催化氧化，一般可分為均相和非均相催化兩種類型。均相光催化降解中較常見(jiàn)的是以Fe2+或Fe3+及H2O2為介質(zhì)，通過(guò)photo-Fenton反應(yīng)產(chǎn)生·HO使污染物得到降解，非均相光催化降解中較常見(jiàn)的是在污染體系中投加一定量的光敏半導(dǎo)體材料，同時(shí)結(jié)合一定量的光輻射，使光敏半導(dǎo)體在光的照射下激發(fā)產(chǎn)生電子-空穴對(duì)，吸附在半導(dǎo)體上的溶解氧、水分子等與電子-空穴作用，產(chǎn)生·HO等氧化性極強(qiáng)的自由基，再通過(guò)與污染物之間的羥基加和、取代、電子轉(zhuǎn)移等式污染物全部或接近全部礦化。 

發(fā)展史

1972 年，F(xiàn)ujishima和 Honda在n—型半導(dǎo)體TiO2電極上發(fā)現(xiàn)了光催化裂解水反應(yīng)，在Nature 上發(fā)表了“Electrochemical photolysis of water at a semiconductor electrode”，揭開(kāi)了多相光催化新時(shí)代的序幕。

1976 年John. H .Carey等研究了多氯聯(lián)苯的光催化氧化，，被認(rèn)為是光催化技術(shù)在消除環(huán)境污染物方面的首創(chuàng)性研究工作。1977 年，YokotaT 等發(fā)現(xiàn)在光照條件下,TiO2對(duì)丙烯環(huán)氧化具有光催化活性，從而拓寬了光催化的應(yīng)用范圍，為有機(jī)物氧化反應(yīng)提供了一條新的思路。自1983 年起，A.L. Pruden和D.Follio就烷烴、烯烴和芳香烴的氯化物等一系列污染物的光催化氧化作了連續(xù)研究，發(fā)現(xiàn)反應(yīng)物都能迅速降解。1989 年，Tanaka.K 等人研究發(fā)現(xiàn)有機(jī)物的半導(dǎo)體光催化過(guò)程由羥基自由基（·OH）引起，在體系中加入H2O2可增加·OH的濃度。進(jìn)入了90 年代，隨著納米技術(shù)的興起和光催化技術(shù)在環(huán)境保護(hù)、衛(wèi)生保健、有機(jī)合成等方面應(yīng)用研究的發(fā)展迅速，納米量級(jí)的光催化劑的研究，已經(jīng)成為國(guó)際上活躍的研究領(lǐng)域。