西安交通大学：TiO2光催化降解有机污染物的研究（PPT讲稿，赵景联）

1896 T02光催化降解有机污染物的研究 国家自然科学基金(20377034) 西安交通大学能源与动力工程学院 环境工程系 赵景联

TiO2光催化降解有机污染物的研究 西安交通大学能源与动力工程学院 环境工程系 赵景联 国家自然科学基金（20377034）

主要内容 1>1T0O光催化技术简介1 2”本研究小组工作进展 3>结论与展望

主要内容 1 2 3 TiO2光催化技术简介 本研究小组工作进展 结论与展望

1.Ti02光催化技术简介 1Tio2光催化背景介绍 12Tio2光催化的基本原理 13Tio2光催化技术的特点 14提高TiO2光催化效率的主要途径 1.5Tio2光催化降解有机污染物研究进展

1. TiO2光催化技术简介 1.1 TiO2光催化背景介绍 1.2 TiO2光催化的基本原理 1.3 TiO2光催化技术的特点 1.4 提高TiO2光催化效率的主要途径 1.5 TiO2光催化降解有机污染物研究进展

1.1TiO2光催化背景介绍 令什么是光催化? ◇概括说来,就是光触媒(催化材料)在外界可见光 的作用下发生催化作用。 令光催化一般是多种相态之间的催化反应。 令光触媒在光照条件(可以是不同波长的光照)下 所起到催化作用的化学反应,统称为光反应

1.1 TiO2光催化背景介绍 ❖什么是光催化? ❖概括说来，就是光触媒(催化材料）在外界可见光 的作用下发生催化作用。 ❖光催化一般是多种相态之间的催化反应。 ❖光触媒在光照条件（可以是不同波长的光照）下 所起到催化作用的化学反应，统称为光反应

光合作用也可以看作光催化 氧化碳 叶绿素 水氧气

❖光合作用也可以看作光催化

起源 令A1972年 Fujishima和 Honda在n型半导体To电极上发现了水 的光催化分解作用,揭开了光催化技术研究的序幕 Fujishima A, Honda K. Nature, 1972, 238: 37 38 ☆B.1976年 Garey用Tio2光催化剂脱除了多氯联苯中的氯,1977 年Fank光催化氧化CN为ocN,光催化技术在环保方面的应用 研究开始启动。 令C近十几年来,半导体光催化技术在环保、制氢、卫生保健等方面的 应用研究发展迅速,纳米光催化成为国际上最活跃的研究领域之

❖起源 ❖ A.1972年Fujishima和Honda在n-型半导体TiO电极上发现了水 的光催化分解作用，揭开了光催化技术研究的序幕。 Fujishima A, Honda K. Nature, 1972, 238:37～ 38 ❖ B.1976年Garey用TiO2光催化剂脱除了多氯联苯中的氯，1977 年Frank光催化氧化CN-为OCN-，光催化技术在环保方面的应用 研究开始启动。 ❖ C.近十几年来，半导体光催化技术在环保、制氢、卫生保健等方面的 应用研究发展迅速，纳米光催化成为国际上最活跃的研究领域之一

12TiO2光催化机理示意图 表■复合 Conduction band 体内复合 Eg hu reduced band gap oxidized Walence band semiconductor particle Overall reaction: D+A hu PC oxidized +A, duced

Eg h + - Conduction band Aads Areduced A band gap Valence band Dads D Doxidized semiconductor particle Overall reaction: D+A h PC Doxidized +Areduced 1.2 TiO2光催化机理示意图 + + A C B D A A- D D+ hv CB hv 表面复合 VB 体内复合

光催化原理图 电子 H 有害气体 9 线吸收光能 氧化还原 段 光催化剂 子空穴对 基0 杀 菌 通过特定波长光线照射,激活纳米光催化剂,生成电子一空穴对,使光催化剂与周围的HO分子、02分子发生作用,结合生成氢氧自由基OH,通过氢氧自由基0H层 层住空气中各种有害成分,分解有害成分分子构造抑制细菌生长和病毒的活性能力,从而达到杀菌、空气净化、除臭、防霉,消除空气污染的目的

光催化氧化降解污染物的过程 >aTO2吸收紫外光激发 >b活性自由基的产生 C.有机物的降解

光催化氧化降解污染物的过程 ➢a.TiO2吸收紫外光激发 ➢b.活性自由基的产生 ➢c.有机物的降解

TiO2吸收紫外光激发 TO2+h→>e西b+ht hs+ )TIOH→{xTi"OH·} ea+ )TIOH{〉i"oH e+{)i"OH}→∑TiOH TioH}→)IiOH

TiO2吸收紫外光激发 TiO 2 ecb hv b + + → + － hv h Ti O H  Ti O H  v b + + +  →   Ⅳ Ⅳ ecb Ti OH  Ti OH  － Ⅳ Ⅲ +    e  Ti OH  Ti OH cb － Ⅳ Ⅳ +   →  + hv b  Ti OH  Ti OH Ⅲ Ⅳ +  →  +