滄州博天環(huán)保設備有限公司
當能量半導體禁帶寬度的光子照射半導體時，半導體的價帶電子發(fā)生帶間躍遷，從價帶躍遷到導帶，從而產生帶正電荷的光致空穴和帶負電荷的光生電子。光致空穴的強氧化能力和光生電子的還原能力導致半導體光催化劑引發(fā)一系列光催化反應的發(fā)生。
半導體光催化氧化的羥基自由基反應機理，得到大多數學者的認同。即當TiO2等半導體粒子與水接觸時，半導體表面產生高密度的羥基。由于羥基的氧化電位在半導體的價帶位置以上，而且又是表面高密度的物種，因此光照射半導體表面產生的空穴被表面羥基捕獲，產生強氧化性的羥基自由基：
TiO2—hv—e-+TiO2(h+)
TiO2(h+)+H2O——TiO2+H++·OH
TiO2(h+)+OH-——TiO2+·OH
當有氧分子存在時，吸附在催化劑表面的氧捕獲光生電子，也可以產生羥基自由基：
O2+nTiO2(e-)——nTiO2+·O2-
O2+TiO2(e-)+2H2O——TiO2+H2O2+2OH-
H2O2+TiO2(e-)一TiO2+OH-+·OH
光生電子具有很強的還原能力，可以還原金屬離子：
Mn++nTiO2(e-)——M0+nTiO2 光催化氧化技術是在光化學氧化技術的基礎上發(fā)展起來的。光化學氧化技術是在可見光或紫外光作用下使有機污染物氧化降解的反應過程。但由于反應條件所限，光化學氧化降解往往不夠，易產生多種芳香族有機中間體，成為光化學氧化需要克服的問題，而通過和光催化氧化劑的結合，可以大大提高光化學氧的效率。
根據光催化氧化劑使用的不同，可以分為均相光催化氧化和非均相光催化氧化。
均相光催化降解是以Fe2+或Fe3+及H2O2為介質，通過光助 - 芬頓反應產生羥基自由基使污染物得到降解。紫外光線可以提高氧化反應的效果，是一種有效的催化劑。紫外/臭氧(UV/03)組合是通過加速臭氧分解速率，提高羥基自由基的生成速度，并促使有機物形成大量活化分子，來提高難降解有機污染物的處理效率。
非均相光催化降解是利用光照射某些具有能帶結構的半導體光催化劑如TiO2、ZnO、CdS、WO3、SrTiO3、Fe2O3等，可誘發(fā)產生羥基自由基。在水溶液中，水分子在半導體光催化劑的作用下，產生氧化能力的羥基自由基，可以氧化分解各種有機物。把這項技術應用于POPs的處理，可以取得良好的效果，但是并不是所有的半導體材料都可以用作這項技術的催化劑，比如CdS是一種高活性的半導體光催化劑，但是它容易發(fā)生光陽極腐蝕，在實際處理技術中不太實用。而TiO2可使用的波長高可達387.5nm，價格便宜，多數條件下不溶解，耐光，性，因此TiO2得到了廣泛的應用。
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