二氧化钛光催化研究.pdf

半导体二氧化钛光催化技术在水处理中的应用 彭晓春，陈新庚，黄鹄，李明光 （中山大学环境科学研究所，广东广州 510275 ） 摘 要：概述了半导体二氧化钛的光催化氧化有机物的机理，就载体形式、光催化剂固定化技术、反 应器的设计等方面的研究进展进行了阐述，介绍了半导体二氧化钛在废水处理中的应用及进展情况。 关键词：n-TIO2 ；光催化；载体；反应器；水处理 自Carey （1976）报道TiO2 。光催化氧化法用于水中PCB化合物脱氯去毒的成功结果后[1]，半导体多相 光催化在水处理领域引起了广泛的重视。光催化氧化以n型半导体TiO 、ZnO 、CdS、WO 、Fe O 等为催化 剂。本文试就近年来TiO2 。光催化反应在废水 2 3 2 3 g 处理中的研究进展作一综述，以期为该方法实用化、产业化提供有益的帮助。 or 1 TiO2 光催化机理 r. e TiO2光催化机理可用下式说明： t a w city网 ina水 h 镇 c城 羟基自由基是光催化反应的一种主要活性物质，对光催化氧化起决定作用。从上述反应式中可知，吸 . 附于催化剂表面的氧及水合悬浮液中的OH- 、H O等均可产生·OH。氧化作用既可以通过表面键合羟基的间 w 2 w 国 接氧化，即粒子表面捕获的空穴氧化，又可在粒子内部或颗粒表面经价带空穴直接氧化，或同时起作用， w 视具体情况有所不同。 中 / 用作光催化的TiO2主要有两种晶型——锐钛矿型和金红石型，其中锐钛矿型的催化活性较高。 / : 2 光催化剂的载体 tp 光催化剂的固定化是光催化能否实用的一个决定性因素。在光催化反应体系中，可将颗粒状的TiO2制 t 成悬浮液，但这样容易造成催化剂的回收难。所以在废水处理中一般是将TiO2 固定在某些载体上。目前国 h 内外应用的载体主要有：硅胶、活性氧化铝（Al O ）、玻璃纤维网、空心陶瓷球、海砂、层状石墨、空心 2 3 玻璃珠、石英玻璃管、普通（导电）玻璃片、有机玻璃、光导纤维等等。多孔性载体如硅胶、海砂等，由 于孔内深层的光催化剂得不到光的照射，不能发挥光催化的作用，反而造成催化剂的浪费。而像导电（普 通）玻璃片、光导纤维等非多孔性的载体虽然不是一般意义上的好载体，但却因不存在催化剂的浪费及结 实耐用，容易制成反应器反而日益得到关注。 固定方法有浸渍一烧结法、溶胶一凝胶法、化学气相沉淀法。其中溶胶一凝胶法较为理想，所制半导 体薄膜均匀性及结晶性较好，膜厚及特性较易控制。 3 光催化反应器 光催化反应器除了考虑质量的传递和混合、反应物和催化剂的接触、流动方式、反应动力学、催化剂