| 词条 | 光催化 |
| 释义 | § 简介 光催化 什么是光催化？ 光触媒【PHOTOCATALYSIS】是光 【Photo=Light】 + 触媒(催化剂)【catalyst】的合成词。光触媒是一种在光的照射下，自身不起变化，却可以促进化学反应的物质，光触媒是利用自然界存在的光能转换成为化学反应所需的能量，来产生催化作用，使周围之氧气及水分子激发成极具氧化力的 OH - 及 O 2 - 自由负离子。几乎可分解所有对人体和环境有害的有机物质及部分无机物质，不仅能加速反应，亦能运用自然界的定侓，不造成资源浪费与附加污染形成。 § 原理 光催化原理 半导体光催化剂大多是n型半导体材料（当前以为TiO2使用最广泛）都具有区别于金属或绝缘物质的特别的能带结构,即在价带(ValenceBand,VB)和导带(ConductionBand,CB)之间存在一个禁带(ForbiddenBand,BandGap)。由于半导体的光吸收阈值与带隙具有式K=1240/Eg(eV)的关系,因此常用的宽带隙半导体的吸收波长阈值大都在紫外区域。当光子能量高于半导体吸收阈值的光照射半导体时,半导体的价带电子发生带间跃迁,即从价带跃迁到导带,从而产生光生电子(e-)和空穴(h+)。此时吸附在纳米颗粒表面的溶解氧俘获电子形成超氧负离子,而空穴将吸附在催化剂表面的氢氧根离子和水氧化成氢氧自由基。而超氧负离子和氢氧自由基具有很强的氧化性,能将绝大多数的有机物氧化至最终产物CO2和H2O,甚至对一些无机物也能彻底分解。[1] § 反应 光触媒的作用 抗菌性： 杀灭大肠杆菌、金黄色葡萄球菌、肺炎克雷伯氏菌、绿脓杆菌、病毒等。 空气净化： 分解空气中有机化合物及有毒物质：苯、甲醛、氨、TVOC等。 除臭 ：去除香烟臭、垃圾臭、生活臭等恶臭。 防霉防藻： 防止发霉、防止藻类的产生, 防止水垢的附着。 防污自洁：分解油污,自清洁。 § 发展 光触媒于1967年被当时还是东京大学研究生的藤岛昭教授发现。 在一次试验中对放入水中的氧化钛单结晶进行了光线照射，结果 发现水被分解成了氧和氢。这一效果作为 “ 本多 · 藤岛效果 ” （Honda-Fujishima Effect）而闻名于世，该名称组合了藤岛教授 和当时他的指导教师----东京工艺大学校长本多健一的名字。 由于是借助光的力量促进氧化分解反应，因此后来将这一现象中 的氧化钛称作光触媒。 这种现象相当于将光能转变为化学能，以 当时正值石油危机的背景，世人对寻找新能源的期待甚为殷切， 因此这一技术作为从水中提取氢的划时代方法受到了瞩目，但由 于很难在短时间内提取大量的氢气，所以利用于新能源的开发终 究无法实现，因此在轰动一时后迅速降温。 1992年第一次二氧化钛光触媒国际研讨会在加拿大举行， 日本的研究机构发表许多关于光触媒的新观念，并提出 应用于氮氧化物净化的研究成果。因此二氧化钛相关的 专利数目亦最多，其它触媒关连技术则涵盖触媒调配的 制程、触媒构造、触媒担体、触媒固定法、触媒性能测 试等。以此为契机，光触媒应用于抗菌、防污、空气净 化等领域的相关研究急剧增加，从1971年至2000年6月 总共有10,717件光触媒的相关专利提出申请。二氧化钛 TiO 2 光触媒的广泛应用，将为人们带来清洁的环境、健 康的身体。 物体之长度为10 -6 米称为微米(Micrometer; mm)，10 -9 米称为纳 米(Nanometer; nm)。各种应用材料也将由微米逐渐进入纳米时代。 纳米材料由晶粒1~100nm大小的粒子所组成。粒径极为微细，具 有极大的比表面积，且随着粒径的减少，表面原子百分比提高。 在表面上由于大量原子配位的不完全而引起高表面能的现象。表 面能量占全能量的比例大幅提高，使纳米材料具吸附、光吸收、 熔点变化等特性。利用纳米超微粒子技术与特性，研发出材料本身在反应时完全不 参与作用，却可促进并提高反应能量，以催化目标反应的触媒技 术已运用于环境清洁作用上，促使有害或有毒物质加速反应成为 稳定而无害物质，达到环保效果。 纳米二氧化钛光触媒是一种在光的照射下，自身不起变化，却可以促进化学反应的物质，就象植物的光合作用中的叶绿素。TiO2光触媒在太阳光或室内荧光灯的照射下能产生抗菌、除臭、油污分解、防霉防藻、空气净化的作用。 光触媒的光催化反应。 § 反应作用 抗菌性： 杀灭大肠杆菌、金黄色葡萄球菌、肺炎克雷伯氏菌、绿脓杆菌、病毒等。 空气净化： 分解空气中有机化合物及有毒物质：苯、甲醛、氨、TVOC等。 除臭 ：去除香烟臭、垃圾臭、生活臭等恶臭。 防霉防藻： 防止发霉、防止藻类的产生, 防止水垢的附着。 防污自洁：分解油污,自清洁。 § 光触媒的特性 1.安全性 TiO2作为食品药品添加剂，经过美国FDA认证，使用非常安全。 2.持久性. 由于光触媒只是提供了反应的场所，它本身并不参与化学反应，所以它的作用效果是持久的。 光触媒的应用 |
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