光催化氧化技術 

光化學及光催化氧化法是目前研究較多的一項氧化技術。所謂光催化反應，就是在光的作用下進行的化學反應。光化學反應需要分子吸收特定波長的電磁輻射，受激產生分子激發態，然后會發生化學反應生成新的物質，或者變成引發熱反應的中間化學產物。光化學反應的活化能來源于光子的能量，在太陽能的利用中光電轉化以及光化學轉化一直是十分活躍的研究領域。

光催化氧化技術利用光激發氧化將O2、H2O2等氧化劑與光輻射相結合。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、多氯聯苯等難降解物質。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同效應，使H2O2分解產生羥基自由基的速率大大加快，促進有機物的氧化去除。

 基本信息

• 中文名稱

  光催化氧化技術

• 實質

  氧化技術

• 所用光

  紫外光

• 起源

  1972 年

目錄

 技術介紹

光降解通常是指有機物在光的作用下，逐步氧化成低分子中間產物終生成CO2、H2O及其他的離子如NO3-、PO43-、Cl-等。有機物的光降解可分為直接光降解、間接光降解。前者是指有機物分子吸收光能后進一步發生的化學反應。后者是周圍環境存在的某些物質吸收光能成激發態，再誘導一系列有機污染的反應。間接光降解對環境中難生物降解的有機污染物更為重要。

應用途徑

利用光化學反應降解污染物的途徑，包括無催化劑和有催化劑參與的光化學氧化過程。前者多采用氧和過氧化氫作為氧化劑，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的是以Fe2+或Fe3+及H2O2為介質，通過photo-Fenton反應產生·HO使污染物得到降解，非均相光催化降解中較常見的是在污染體系中投加一定量的光敏半導體材料，同時結合一定量的光輻射，使光敏半導體在光的照射下激發產生電子-空穴對，吸附在半導體上的溶解氧、水分子等與電子-空穴作用，產生·HO等氧化性極強的自由基，再通過與污染物之間的羥基加和、取代、電子轉移等式污染物全部或接近全部礦化。 

發展史

1972 年，Fujishima和 Honda在n—型半導體TiO2電極上發現了光催化裂解水反應，在Nature 上發表了“Electrochemical photolysis of water at a semiconductor electrode”，揭開了多相光催化新時代的序幕。

1976 年John. H .Carey等研究了多氯聯苯的光催化氧化，，被認為是光催化技術在消除環境污染物方面的首創性研究工作。1977 年，YokotaT 等發現在光照條件下,TiO2對丙烯環氧化具有光催化活性，從而拓寬了光催化的應用范圍，為有機物氧化反應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研究，發現反應物都能迅速降解。1989 年，Tanaka.K 等人研究發現有機物的半導體光催化過程由羥基自由基（·OH）引起，在體系中加入H2O2可增加·OH的濃度。進入了90 年代，隨著納米技術的興起和光催化技術在環境保護、衛生保健、有機合成等方面應用研究的發展迅速，納米量級的光催化劑的研究，已經成為國際上活躍的研究領域。