第二節(jié)----二氧化鈦光催化影響因素-資料下載頁
2025-08-05 09:50本頁面
【正文】 化的P25的研究表明，其高效的光催化活性的主要是因?yàn)殇J鈦礦相與金紅石相的混晶化合物。據(jù)Bicklcy等[44]研究表明，混合晶相具有高催化活性的原因在于銳鈦礦相晶體的表面生長了薄的金紅石相結(jié)晶層，金紅石相結(jié)晶層的摻雜有效地促進(jìn)了銳鈦礦相晶體中光生電子空穴的分離。Kawahara等[45]合成了半暴露的銳鈦礦和金紅石混合晶型的催化劑，其催化效果明顯的高于非混合晶型的催化劑。 非金屬摻雜的影響 非金屬摻雜主要是通過非金屬的2p軌道與TiO2催化劑中的O的2p軌道雜化或引入摻雜能級來提高TiO2催化劑的光催化活性。其中，雜化后可以提高TiO2的價(jià)帶位置，使得TiO2的能帶變窄，并且在TiO2的能帶中產(chǎn)生了新的的能級，可以使催化劑的吸收光譜向可見光區(qū)紅移。常見的非金屬摻雜有SN[46]共摻雜、SC[47]共摻雜、PN[48]共摻雜、FN[49]共摻雜。 實(shí)驗(yàn)條件對光催化活性的影響實(shí)驗(yàn)條件主要包括光照強(qiáng)度和被降解液的酸堿度。隨著光強(qiáng)的增加，照射到催化劑表面的光量子數(shù)增多，激發(fā)出的電了空穴對也就增多，降解效果也越好。但有實(shí)驗(yàn)研究[50]表明，速率常數(shù)是隨入射光強(qiáng)的升高而增加的，而表觀吸附常數(shù)卻與其相反。這說明提高光強(qiáng)雖然可增加光降解速率，相反的也會降低其能量利用率。如何選擇適中的光強(qiáng)是一個(gè)亟待解決的問題。溶液的酸堿度主要使二氧化鈦表面帶電狀態(tài)發(fā)生變化。當(dāng)pH，溶液中存在大量的H+，催化劑顆粒表面容易吸附正電荷，有利于光生電子向催化劑表面轉(zhuǎn)移，與吸附的O2反應(yīng)以抑制電子與空穴的復(fù)合；而當(dāng)pH，溶液中存在大量的OH，催化劑表面容易吸附負(fù)電荷，有利于光生空穴向催化劑表面轉(zhuǎn)移，與吸附的H2O或OH反應(yīng)產(chǎn)生羥基自由基，促進(jìn)光催化反應(yīng)的進(jìn)行。所以在低pH值和高pH值時(shí)都可能會出現(xiàn)較高的光催化反應(yīng)活性。另外，還有大量研究表明pH增大時(shí)，TiO2粉末對一些有機(jī)物的吸附性能增強(qiáng)，所以降解有機(jī)物時(shí)一般在堿性條件下進(jìn)行。 催化劑用量的影響大量研究表明，催化劑的用量越多催化反應(yīng)速率越快，但加到一定量時(shí)催化速率反而會有下降趨勢。出現(xiàn)這種現(xiàn)象的原因在于在一定的光照條件下，當(dāng)催化劑的量太小時(shí)，產(chǎn)生的光生電子與空穴的量比較少，催化速率較慢；當(dāng)催化劑的量達(dá)到一定值時(shí)，光生電子與空穴已經(jīng)達(dá)到飽和，這時(shí)的催化效果最好；但當(dāng)催化劑量過多時(shí)，過量的催化劑不但不會激發(fā)出更多的光生電子反而會引起光散射，影響溶液的光的透過率。同時(shí)，過量的催化劑在溶液中可能還會發(fā)生凝聚，使催化劑的比表面積下降，也會減小反應(yīng)速率。因此，催化劑的量存在一個(gè)最佳值[5152]。
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