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半导体氧化物纳米带 纳米半导体催化处理废水的机理怎么解释

2021-04-04知识9

纳米半导体催化处理废水的机理怎么解释 光催化是纳米半导体独特性能之一。就目前普遍采用的锐钛型纳米 TiO 2 光催化剂来说,其粒子的能带结构是由填满电子的低能价带和空的高能导带构成,且价带和导带之间存在禁带。应当以光子能量等于或大于TiO2 禁带宽度能量(3.2eV)的光,尤其是在紫外光线的照射下,处于价带上的电子就会激发跃迁到导带上,从而分别在价带和导带上产生高活性的光生空穴(h+)和光生电子(e-),光生空穴具有氧化性,而光生电子则具有还原性。此时的 h+和 e-存在两种可能,一是二者复合,将吸收的光能以热的形式释放,使光催化效率降低;二是在外电场作用下,h+和 e-发生分离,并迁移到粒子表面的不同位置,将吸收的光能转换成化学能。实验表明,吸附在 TiO2 表面的 O2 可吸收 e-反应生成过氧化物离子自由基。在 pH条件下,H+与过氧化物离子自由基可在形成 H2O2 的基础上进一步转化为 OH。OH 作为强氧化剂,可进一步与大多数有机污染物、细菌、病毒及部分无机污染物作用,最终使其氧化分解为 CO2 和 H2O 及无机物等无害物质。对于半导体的光催化活性,则主要取决于导带与价带的氧化还原电位,价带的氧化还原电位越正,导带的氧化还原电位越负,则光生空穴和光生电子的氧化及还原能力就越强,从而使光催化降解污染物的。

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