光觸媒知識

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      光觸媒作用原理是什么

      日期:2015-02-14 12:29 瀏覽:

        光觸媒的分類:可見光型光觸媒 紫外線型光觸媒

        光觸媒在特定波段光線的照射下,會產生光化學效應,把光能轉化為化學能而賦予光觸媒表面很強的氧化能力,可氧化分解各種有機化合物和礦化部分無機物,并具有抗菌的作用。

        在光照射下,光觸媒能吸收相當于帶隙能量以下的光能,使其電子獲取一定的能量,脫離原子核及電子軌道的束縛成為自由電子,而原來電子占具的軌道由于電子脫離產生空穴,這樣光觸媒表面產生很多電子(e-)和空穴(h+)對。這些電子和空穴能與水或容存的氧反應,產生氫氧根自由基(·OH)和超級陰氧離子(·O )。如表1所示,這些空穴和氫氧根自由基的氧化能大于120kcal/mol,具有很強的氧化能力,幾乎能將所有構成有機物分子的化學鍵切斷分解。因此可以將各種有害化學物質、惡臭物質分解或無害化處理,達到凈化空氣、抗污除臭的作用。

        表1:各種化學鍵的氧化能

        化學鍵 正孔和氫氧根自由基 碳-碳鍵 碳-氫鍵 碳-氮鍵 碳-氧鍵 氧-氫鍵 氮-氫鍵

        氧化能(kcal/mol) >120 83 99 73 84 111 93

        此外,如表2所示,氫氧根自由基比作為消毒殺菌劑被廣泛使用的次氯酸、雙氧水和臭氧等具有更強的氧化能力,二氧化鈦通過這種氧化能力破壞了細胞內的輔 酶A等輔酶和呼吸作用酶等發(fā)揮抗菌作用而使細菌或真菌的繁殖中止;同時當帶正電荷的空穴接觸到帶負電荷的微生物細胞后,依據庫倫引力,相互吸附,并有效地 擊穿細胞膜,使細胞蛋白質變性,無法再呼吸、代謝和繁殖,直至細胞死亡,完成滅菌;并能將細菌或真菌釋放出的毒素分解。

        表2:各種氧化劑的氧化電位

        氧化劑 氧化電位(伏特) 相對氧化電位(對數值)

        氫氧根自由基 2.80 2.05

        氧原子 2.42 1.78

        臭氧 2.07 1.52

        雙氧水 1.77 1.30

        雙氧自由基 1.70 1.25

        次氯酸 1.49 1.10

        氯氣 1.36 1.00

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