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第 21 卷 第 5 期 催 化 学 报 2000 年 9 月
Vol. 21 No. 5 September 2000
Chinese Journal of Catalysis
文章编号 : (2000)
增强型电场协助光催化降解有机污染物
吴合进 , 吴 鸣 , 谢茂松 , 刘 鸿 , 杨 民 , 孙福侠 , 杜鸿章
( 中国科学院大连化学物理研究所, 大连 116023)
摘要 : 以颗粒状 TiO2 为光催化剂 , 以苯酚溶液的降解为模型反应,实现了在电场协助下三维光电组合催化反应.
实验发现 ,在相同的反应条件下 , 电解反应和光催化反应中苯酚的降解率分别为 10 %和 336 % , 而光电组合催化
过程中苯酚的降解率为 828 % , 存在明显的协同作用. 产生这种协同作用的主要原因是 , 电解水反应可有效地为
光催化反应提供氧源 , 以及阳极偏压可有效地减少光生电子和空穴的复合. 此外 ,还研究了电量和溶液酸碱性对光
( )
电组合催化反应活性的影响. 对实际工业废水处理的小试实验表明 ,该方法可取得较高的 COD 化学需氧量 去除
率和脱色率.
关键词 : 电助光催化, 二氧化钛 , 苯酚 , 降解 , 三维电极
中图分类号: O643/ X7 文献标识码 : A
以 TiO2 等半导体作催化剂的光催化方法能深 协助的光催化反应过程 ,我们称之为光电组合催化
(
度氧化大部分有机污染物 ,无二次污染 ,是近年来人 或增强型电场协助光催化 enhanced electroassisted
们关注的绿色环保技术之一. 为了提高光催化剂的 photocatalysis , EEAPC) . 与二维平板半导体电极体
量子效率 ,人们研究了纳米 TiO2 的小尺寸效应、表 系相比 , EEAPC 的特点在于: 首先 ,它有一定的立
面界面效应及量子尺寸效应等特性 ,但要将此技术 体构型 ,其催化床内有许多空隙 ,可让反应液和光透
工业化 ,需解决纳米 TiO2 的固载化问题[1 ] , 而固载 过床层而在三维空间内与催化剂发生作用 ; 其次 ,
型纳米 TiO2 又往往会引起光催化效率的降低. 此 通过半导体颗粒表面的接触和溶液的介电作用 ,可
外 , 也见到研究电场协助光催化技术的文献报 以将阳极的偏压作用传递给整个催化剂体系; 第
道[2~7 ] , 但这类技术中通常把 TiO2 作成膜电极 ,并 三 ,氧源可直接由电解水产生 ,“气阻”作用可有效得
对该膜电极施加数十到数百毫伏的阳极偏压 ,使光 到抑制 ; 第四 ,这种三维立体电极组装工艺较简单 ,
生电子更易离开催化剂的表面 ,从而提高光催化效 且无固液分离的问题.
率. 例如 , Butterfiel
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