光催化劑二氧化鈦ppt課件(已修改)
2025-05-18 03:49 本頁面
【正文】 光催化劑 TiO2 TiO2的結(jié)構(gòu) TiO2光催化反應(yīng)機理 影響 Tio2光催化劑的因素 TiO2光催化的應(yīng)用 TiO2光催化劑的摻雜改性 小結(jié)與展望 TiO2的 結(jié) 構(gòu) 通常 TiO2有三種晶型：銳鈦礦 (a． natase)、金紅石(ruffle)和板鈦礦 Corookite)。通常認(rèn)為銳鈦礦是活性最高的一種晶型，其次是金紅石型，而板鈦礦和無定型 TiO2沒有明顯的光催化活性 研究表明， 由銳鈦礦 和金紅石以適當(dāng)比 例組成的混晶通常 比由單一晶體的活 性高 TiO2光催化反應(yīng)機理 當(dāng)能量大于 TiO2禁帶寬度的光照射半導(dǎo)體時，光激發(fā)電子躍遷到導(dǎo)帶，形成導(dǎo)帶電子 (礦 )，同時在價帶留下空穴 (礦 )。由于半導(dǎo)體能帶的不連續(xù)性，電子和空穴的壽命較長，它們能夠在電場作用下或通過擴散的方式運動，與吸附在半導(dǎo)體催化劑粒子表面上的物質(zhì)發(fā)生氧化還原反應(yīng)，或者被表面晶格缺陷俘獲?？昭ê碗娮釉诖呋瘎┝Ｗ觾?nèi)部或表面也可能直接復(fù)合?？昭軌蛲皆诖呋瘎┝Ｗ颖砻娴腛H或 H2O發(fā)生作用生成 HO 。 HO 是一種活性很高的粒子，能夠無選擇地氧化多種有機物并使之礦化，通常認(rèn)為是光催化反應(yīng)體系中主要的氧化劑。光生電子也能夠與 O2發(fā)生作用生成HO2 和 O2 等活性氧類，這些活性氧自由基也能參與氧化還原反應(yīng)。該過程可用如下反應(yīng)式表示： HO 能與電子給體作用，將之氧化，礦能夠與電子受體作用將之還原，同時 h+也能夠直接與有機物作用將之氧化： 具體來說 : 在光照下 ， 如果光子的能量大于半導(dǎo)體禁帶寬度 ， 其價帶上的電子 （ e） 就會被激發(fā)到導(dǎo)帶上 ， 同時在價帶上產(chǎn)生空穴 （ h+） 。 激發(fā)態(tài)的導(dǎo)帶電子和價帶空穴又能重新合并 ， 并產(chǎn)生熱能或其他形式散發(fā)掉 。 當(dāng)催化劑存在合適的俘獲劑 、 表面缺陷或者其他因素時 ，電子和空穴的復(fù)合得到抑制 ， 就會在催化劑表面發(fā)生氧化 — 還原反應(yīng) 。 價帶空穴是良好的氧化劑 ， 導(dǎo)帶電子是良好的還原劑 ， 在半導(dǎo)體光催化反應(yīng)中 ， 一般與表面吸附的 H2O， O2反應(yīng)生成氧化性很活波的羥基自由基 （ ?OH） 和超氧離子自由基 （ ?O2） 。 能夠把各種有機物氧化直接氧化成 CO H2O等無機小分子 ， 而且因為他們的氧化能力強 ， 使一般的氧化反應(yīng)一般不停留在中間步驟 ， 不產(chǎn)生中間產(chǎn)物 。 光催化氧化反應(yīng)體系的主要氧化劑究竟是 HO 還是空穴，一直存在爭論，許多學(xué)者認(rèn)為 HO 起主要作用。 ESR研究結(jié)果證
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