光催化技术在环境治理中的应用.docx
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1、光催化技术在环境治理中的应用摘要:光催化氧化技术是一种能有效利用太阳能的绿色技术。因其具有降 解效率高、操作简单、无二次污染、可直接利用太阳光等特点,在 光解水制氢、处理大气污染物和废水污染物等环境治理方面有着非 常广泛的关注度。本文从光催化氧化技术应用的三大方面进行了阐 述,并展望了光催化技术的发展趋势。关键词:光催化技术;降解;环境治理1前言近些年来,光催化氧化技术作为一种环境友好型的绿色技术,能高 效利用太阳能治理环境问题,同时具有较好的热稳定性和化学稳定 性,在环境日益污染严重且能源短缺的现有情况下,被广大研究者 认为是缓解能源危机、解决环境问题的可持续发展的方法之一口。 1972年,
2、自日本科研人员Fujishima和Honda研究发现采用 二氧化钛光解水的原理后,首次提出光催化氧化技术以来,光催化 氧化技术开始受到全球研究者的广泛关注。2光催化氧化技术的原理光催化氧化技术是利用光反应和催化反应协同作用的光化学过程。 在太阳光(外加光源)的照射下,主要是利用表面具有强氧化还原性 的光催化材料(一般选择采用半导体光催化材料)与污染物发生反应, 达到光催化氧化的目的,可实现光解水制氢、处理大气污染物和废 水污染物等过程2。根据电子能带的相关理论,半导体光催化材料 的能带可分为低能价带(VB)和高能导带(CB),价带和导带之间我们 称为禁带,其宽度即叫做禁带宽度(Eg)。一般认为
3、,外界光源照射 反应体系时,禁带宽度小于或者等于被照射的光子能量,电子(价带 上)被激发而产生跃迁后,在价带上留下了空穴,组成了大家熟知的 电子-空穴对。由于电场的作用,电子和空穴经过分离,到达光催化 材料的表面,还原性的电子,与体系中的溶解氧反应生成超氧自由 基(。2-)、羟基自由基(H02)以及过氧化氢(H2O2)等,而氧化性 的空穴,与H20和0H-反应生成羟基自由基(0H)等活性基团, 这些活性基团通过降解矿化有机污染物,最终降解为无毒无机的二 氧化碳和水。3光催化氧化技术在大气污染治理中的研究环境中的大气污染物主要来自于化工石油行业气体的排放,机动车 尾气和人为活动等。基于光催化氧化
4、技术的优点,越来越多的研究者们选择采用该技术来处理降解气态污染物,使得有害气体顺利转 化为无害气体,达到去除污染物的目的3。研究发现,王淑勤4 等采用Co-Ce共掺杂Ti 02作为光催化材料,对浓度为762 p g/m3的NO可见光催化效率高达92.69 % ;罗颖基等发现制 备出的Ti 02/G0复合材料,分别与纯的二氧化钛和氧化石墨烯相比较,明显增强了光催化处理VOCs的能力;吕鲸等总结分 析了光催化氧化技术对一些典型大气有机污染物、氮氧化物、硫化 物以及二氧化碳等有较高的去除效率,以二氧化钛为例,去除率一 般能达到80%99%之间;周文君等制备复合光催化材料Cu O-Ti3+/Ti 02
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- 光催化 技术 环境 治理 中的 应用
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