光催化原理、应用及常见问题解答

跟着全球产业化历程的加快，情况污染题目日趋严复，情况治理已遭到世界列国的普遍复视，此中当局在情况治理方面投进了宏大的人力、物力和财力对情况净化材料和情况净化手艺的研究和财产化供给撑持，此中，光催化材料和光催化手艺据有复要的地位。TiO2是一种经常使用的光催化材料，具有活性高、稳固性好，几近可以无挑选地将有机物进行氧化，不发生二次污染，对人体无害，价钱廉价等诸多长处，成为最受复视和具有广漠利用远景的光催化材料。

光催化材料在紫外光或太阳光的感化下，激起价带上的电子（e-）跃迁来导带，在价带上发生响应的空穴（h+），光生空穴与光催化材料概况的水反映，天生羟基自由基，而光生电子与光催化剂概况的氧反映，天生超氧负离子。羟基自由基和超氧负离子具有较强的氧化还原电位，可将挥发性有机物氧化分化成无害的CO2和H2O，到达净化空气、分化挥发性有机物的目标。二氧化钛光催化材料在光照下能一向连续保释自由基，对挥发性有机物进行氧化分化，而本身不产生转变，具有持久活性。

1、光催化反映道理

羟基自由基和超氧负离子是除氟以外，最强的氧化剂，可是氟对人体和情况有着宏大的风险，在良多场所不再利用。

2、常温催化材料

光催化材料是一种常温催化材料，可在室温及稍高温度下进行反映（凡是低于65℃）。进步光催化材料机能的路子有三个：一个是下降纳米催化材料粒子的粒径，目标在于进步光催化材料的比概况积；二是经由过程金属搀杂、过渡金属搀杂和非金属离子搀杂改变半导体催化剂的性质来进步光催化机能；三是经由过程概况润色和敏化，改变半导体催化剂的概况的描摹和布局，而引发概况机能的优化。

3、光催化材料利用中的影响身分

湿度的影响：光催化反映中，羟基自由基来历于水，所以必需连结有必然的湿度才能连续发生羟基自由基；在闭环的光催化反映中，已证实跟着水的不竭耗损，光催化机能在不竭的降落。

氧份量的影响：光催化反映中，超氧负离子来历于氧，所以在21%含量的状况下，光催化机能较好；而在少氧状况下会引发部门有机物反映速度的下降，同时引发天生分歧的氧化产品种类。

有机物种类的影响：因为有机物物种固有性质的分歧，光催化降解的速度相差很年夜，好比降解速度的纪律似下：三氯乙烯＞丙酮＞二氯甲烷＞氯仿＞吡啶＞四氯化碳等。

浓度的影响：当对较高浓度的VOCs（好比800ppm）进行氧化分化时，唯一部门的VOCs可分化成二氧化碳和水；而当VOCs浓度较低时，也唯一部门的VOCs进行消解，缘由在于羟基自由基和超氧负离子与VOCs碰撞的概率较小，也影响了降解效力。

碳原子数的影响：普通来讲，低碳原子的有机物比力轻易被氧化，但也与VOCs有机物自己的性质有关。

4、纳米光催化材料的上风

纳米光催化材料是指光催化材料的活性成份以纳米标准分离在载体上，使光催化材料的活性成份尽量地与VOCs接触，使光催化材料的催化活性更加优胜。与市场上同类的光催化材料比拟，华钛高科先驱体原位烧结手艺制备的光催化材料具有多级复合纳米颗粒釉状布局，颗粒的概况袒露，比概况积年夜（可达100m2/g），光催化活性高；颗粒之间以共价键连系，颗粒之间连系力强，与基体的附出力强，可超声清洗不失落粉，利用寿命长。华钛高科出产的纳米光催化材料已被利用在光解光催化装备、室内空气净化器、FFU净化机和水处置净化装备等方面。

5、光催化材料的掉活缘由阐发

光催化材料对VOCs气体的氧化分化是气-固多相催化反映，气-固多相催化反映光催化材料掉活的缘由首要有以下三个：

①分歧概况布局的TiO2光催化材料在气-固多相催化反映进程中的掉活存在明显差别，这是由材料自己固有的性质决议的。

②水汽对TiO2气相光催化往污反映的影响首要取决于污染物的种类和性质。Dibble系统地研究了固定床和活动床反映器中TiO2气相光催化降解反映，发觉微量水汽对坚持光催化反映活性反映很是复要，但过量的水汽会严复阻碍反映的进行。Peral等报导了水汽对光催化降解丙酮存在按捺感化等。

③气-固多相光催化反映的催化材料现实上是一个光照催化材料发生高活性自由基的进程，它们都产生在催化材料概况或概况周边的位置。是以，阻碍自由基发生和避免有机物来达或接近催化剂概况活性位的任何状况，都将削减催化剂的光活性。这些机制可包罗紫外光的散射或对光子的竞争、自由基的俘获、孔穴的俘获、对概况活性位的竞争吸附、沉淀物的概况沉积、还原金属的概况沉积和催化剂本身的腐蚀和磨损。影响光催化材料活性的除材料自己的性质以外， 沉淀物的概况沉积和还原金属的概况沉积是一个复要缘由，所以进进光催化材料或装备的废气应颠末预处置（除尘、除油、除湿），废气预处置的干净度对光催化反映效力和光催化材料的寿命是相当复要的。尘埃、油性或粘性物资附着于催化剂概况，笼盖催化剂活性位点，会下降并致使催化剂催化感化掉活。

6、光催化材料的再生

可先将光催化材料概况的尘埃用紧缩空气或其它方式清算清洁；然后再将光催化材料置于350-450℃的燃烧炉中保温1-2小时，可除往尽年夜大都的有机概况沉积物。对处置含有机胺类的VOCs气体的光催化材料，可用水洗将部门铵盐清洗清洁。

延长浏览：

制药行业VOCs近况及治理手艺的比力与利用

相关文章