光触媒知识

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光触媒作用原理是什么

日期:2015-02-14 12:29 浏览:

  光触媒的分类:可见光型光触媒 紫外线型光触媒

  光触媒在特定波段光线的照射下,会产生光化学效应,把光能转化为化学能而赋予光触媒表面很强的氧化能力,可氧化分解各种有机化合物和矿化部分无机物,并具有抗菌的作用。

  在光照射下,光触媒能吸收相当于带隙能量以下的光能,使其电子获取一定的能量,脱离原子核及电子轨道的束缚成为自由电子,而原来电子占具的轨道由于电子脱离产生空穴,这样光触媒表面产生很多电子(e-)和空穴(h+)对。这些电子和空穴能与水或容存的氧反应,产生氢氧根自由基(·OH)和超级阴氧离子(·O )。如表1所示,这些空穴和氢氧根自由基的氧化能大于120kcal/mol,具有很强的氧化能力,几乎能将所有构成有机物分子的化学键切断分解。因此可以将各种有害化学物质、恶臭物质分解或无害化处理,达到净化空气、抗污除臭的作用。

  表1:各种化学键的氧化能

  化学键 正孔和氢氧根自由基 碳-碳键 碳-氢键 碳-氮键 碳-氧键 氧-氢键 氮-氢键

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

  此外,如表2所示,氢氧根自由基比作为消毒杀菌剂被广泛使用的次氯酸、双氧水和臭氧等具有更强的氧化能力,二氧化钛通过这种氧化能力破坏了细胞内的辅 酶A等辅酶和呼吸作用酶等发挥抗菌作用而使细菌或真菌的繁殖中止;同时当带正电荷的空穴接触到带负电荷的微生物细胞后,依据库伦引力,相互吸附,并有效地 击穿细胞膜,使细胞蛋白质变性,无法再呼吸、代谢和繁殖,直至细胞死亡,完成灭菌;并能将细菌或真菌释放出的毒素分解。

  表2:各种氧化剂的氧化电位

  氧化剂 氧化电位(伏特) 相对氧化电位(对数值)

  氢氧根自由基 2.80 2.05

  氧原子 2.42 1.78

  臭氧 2.07 1.52

  双氧水 1.77 1.30

  双氧自由基 1.70 1.25

  次氯酸 1.49 1.10

  氯气 1.36 1.00

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