纳米TiO2光催化技术处理水中的有机污染物重点.ppt

二氧化钛表面的电子都流到金属离子表面，使二氧化钛表面的电子浓度低于体内的电子浓度，就有效地分离了光生电子和光生空穴，一定程度上提高了催化效率，但是掺杂的太多，由于银在半导体中形成的是深能级，而深能级是有效地复合中心，会使光生电子和空穴又复合掉，因此，不能掺杂的太多 Company Logo LOGO 纳米TiO2光催化技术处理水中的有机污染物 报告人： 目 录 一、水中有机污染物的处理方法 二、纳米TiO2光催化技术 三、应用研究 四、存在的问题及发展方向  水中有机污染物的处理方法 一、传统工艺 生物处理技术：微生物的代谢作用 物理化学处理技术：吸附 化学处理技术：化学反应 水中有机污染物的处理方法 二、新技术 超声波降解 超声波技术具有简便、高效、无二次污染等特点，能将水体中有害有机物转变为CO2, H2O、无机离子或转变为比原有机物毒性小的产物 光催化技术 利用光能降解和矿化环境中的有机和无机污染物 纳米TiO2光催化技术 一、纳米TiO2光催化剂 纳米TiO2 在处理水时将水中有机污染物彻底矿化，不会产生污染物转移和二次污染。不仅如此，由于纳米TiO2可以将水中的微生物降解而具有一定的消毒杀菌能力。同以往采用过的各种水处理方法相比，用纳米TiO2 处理水更有发展前景。 纳米TiO2光催化技术 二、 Ti02的晶体结构 Ti02常见的晶型有：金红石型、锐钛矿。金红石型纳米二氧化钛有微弱的活性，锐钛矿型纳米二氧化钛的光催化活性最高。 据报道，锐钛矿与金红石为7：3混晶时的光催化活性最高，它的光催化活性是相同粒径下锐钛矿的2～4倍， a.金红石型 b.锐钛矿型 纳米TiO2光催化技术 三、纳米TiO2材料的制备 溶胶-凝胶法 沉淀法 四氯化钛氢氧火焰水解法 水热法 纳米TiO2光催化技术 cb vb A A˙ˉ D D˙+ ? ? ? + + + A是电子受体，D是电子供体 四、纳米TiO2光催化技术原理 纳米TiO2光催化技术 五、纳米TiO2光催化剂的光催化过程： TiO2+hv→ e-+h+ e- + A → A˙- h+ + H2O → HO˙+H+ h++ D → D˙+ O2 + e-(+ H+) →O2˙-(HO2 ˙) 2O2˙-+2H2O → 2HO2 ˙+2OH- 2HO2 ˙ → O2+H2O2 H2O2+O2˙- → HO˙ +OH- +O2 ??? 溶解氧及水和电子及空穴相互作用，最终产生高活性的羟基（O2˙-或者H2O2） 。 HO˙自由基（O2˙-或者H2O2）具有非常强的氧化性，能把大多数吸附在纳米二氧化钛表面的有机污染物(简称为R)降解为CO2和H2O，把无机污染物氧化或还原为无害或者毒性比较低的物质。 例如：苯酚等有机物 重金属离子：Cr6+ 、 Ag+ 等 纳米TiO2光催化技术 六、纳米TiO2催化剂的表面修饰金属离子掺杂 非金属离子掺杂 表面光敏化 半导体复合 纳米TiO2光催化技术 纳米TiO2光催化技术 Conduction band valance band e- Conduction band valance band h+ vis UV Semiconductor 1 Semiconductor 2 应用研究 废水处理 含卤衍生物 染料废水 农药废水 饮用水处理 光催化降解饮用水中的有机污染物较之降解废水中的有机物其反应机制并没有本质的差异，所不同的是饮用水中的有机污染物浓度比较低。研究表明，TiO2光催化对这些微量有机污染物以及消毒副产物的前体物质如腐殖酸、酚类等的去除都有着显著的效果。如Bischof 用溶胶-凝胶法研制的T