影響光氧催化設(shè)備性能的因素有哪些？

 

有幾個(gè)因素影響光氧的催化性能。整理了以下幾點(diǎn)進(jìn)行詳細(xì)介紹。

1、催化劑產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的影響

以二氧化鈦為例，二氧化鈦主要有兩種晶型——銳鈦礦和金紅石，都屬于四方晶系。兩種晶型都是由相互連接的TO6八面體組成，每個(gè)T原子位于八面體的中心，被6個(gè)O原子包圍。兩者的主要區(qū)別是八面體的扭曲程度和互聯(lián)方式。

金紅石八面體不規(guī)則，略正交，其中每個(gè)八面體與周圍10個(gè)八面體相連(其中兩個(gè)共邊，八個(gè)共***角)；而銳鈦礦八面體具有明顯的正交畸變，對(duì)稱性低于前者，每個(gè)八面體與周圍的八個(gè)八面體相連(四個(gè)共享邊，四個(gè)共享***角)。這些結(jié)構(gòu)差異使得兩種類型具有不同的電子能帶結(jié)構(gòu)。銳鈦礦二氧化鈦的間隙寬度Eg為3.3eV，***于金紅石二氧化鈦(Eg為3.1eV)。銳鈦礦二氧化鈦的負(fù)導(dǎo)帶對(duì)O2的吸附能力更強(qiáng)，比表面積更***，光生電子和空穴容易分離。這些因素使得銳鈦礦型二氧化鈦的光催化活性高于金紅石型二氧化鈦。

2.催化劑粒度的影響

催化劑的粒徑直接影響光催化活性。粒徑越小，單位質(zhì)量的粒子數(shù)越多，比表面積越***。對(duì)于一般的光氧催化反應(yīng)，在反應(yīng)物充足的情況下，當(dāng)催化劑表面活性中心密度不變時(shí)，表面積越***，吸附的OH越多，活性越高？OH，從而提高催化氧化效率。當(dāng)粒徑在1 ~ 100 nm范圍內(nèi)時(shí)，會(huì)出現(xiàn)量子效應(yīng)，成為量子化粒子，使h++e-對(duì)具有更強(qiáng)的氧化還原能力，催化活性隨著量子化程度的增加而增加。另外，尺寸的量子化可以使半導(dǎo)體獲得更***的電荷遷移率，******降低h+和e-復(fù)合的幾率，從而提高催化活性。

3.光催化劑用量的影響

在光氧催化降解反應(yīng)中，二氧化鈦在反應(yīng)前后幾乎不被消耗。二氧化鈦的量對(duì)整個(gè)降解反應(yīng)速率有影響。二氧化鈦光催化降解有機(jī)磷農(nóng)藥的結(jié)果表明，隨著二氧化鈦用量的增加，有機(jī)磷農(nóng)藥的降解速率開始增加，當(dāng)當(dāng)量增加到一定程度時(shí)，降解速率不增加而是降低。起初，速率增加是由催化劑的增加引起的？OH增加。當(dāng)催化劑增加到一定程度，會(huì)影響光吸收。

4.光源和光強(qiáng)的影響

光電壓光譜分析表明，二氧化鈦由于表面雜質(zhì)和晶格缺陷的影響，在較寬的波長范圍內(nèi)具有光催化活性。因此，光源的選擇是靈活的，如黑光燈、高壓汞燈、中壓汞燈、低壓汞燈、紫外線燈、殺菌燈等。，波長一般在250 ~ 400 nm范圍內(nèi)。太陽光作為光源的應(yīng)用研究也取得了一些進(jìn)展，發(fā)現(xiàn)相當(dāng)數(shù)量的有機(jī)物可以被太陽光降解。據(jù)報(bào)道，在低光強(qiáng)下，降解率與光強(qiáng)呈線性關(guān)系，在中等光強(qiáng)下，降解率與光強(qiáng)的平方根呈線性關(guān)系。

5.有機(jī)物的種類和濃度的影響

H.Hidaka等研究表明，DBS、SDS、BSD等陽離子、陰離子、非離子表面活性劑容易被光催化降解，分子中的芳烴比鏈烴結(jié)構(gòu)更容易端裂，從而實(shí)現(xiàn)無機(jī)化。