影響光氧催化設(shè)備性能的因素有哪些

 

有幾個(gè)因素影響光氧催化設(shè)備性能。安排了以下幾點(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，它們都屬于四方晶系。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)別在于八面體的畸變程度和互連方式不同。

金紅石八面體不規(guī)則，略正交，其中每個(gè)八面體與10個(gè)環(huán)繞的八面體(包括兩側(cè)和8個(gè)角)相連；而銳鈦礦八面體則有明顯的正交畸變，其對(duì)稱性低于前者，每個(gè)八面體與周圍八個(gè)八面體(四邊四角)相連。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)。銳鈦礦型二氧化鈦的間隙寬度Eg為3.3eV，***于金紅石型二氧化鈦的間隙寬度Eg(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。當(dāng)粒徑較小時(shí)，單位質(zhì)量的顆粒數(shù)較***，比表面積較***。對(duì)于一般的光氧催化設(shè)備反應(yīng)，在反應(yīng)物充足的條件下，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)，變成量子化粒子，使得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。此外，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。

在光氧化催化降解反應(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(kāi)始增加，當(dāng)當(dāng)量增加到一定程度時(shí)，降解速率沒(méi)有增加，而是降低。初始速率增加是由于催化劑的增加？OH增加。當(dāng)催化劑增加到一定程度時(shí)，會(huì)影響光吸收。

4.光源和光強(qiáng)的影響。

電壓譜分析表明，由于表面雜質(zhì)和晶格缺陷的影響，二氧化鈦在寬波長(zhǎng)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，且波長(zhǎng)一般在250 ~ 400 nm范圍內(nèi)。太陽(yáng)光作為光源的應(yīng)用研究也取得了一些進(jìn)展。實(shí)驗(yàn)表明，相當(dāng)多的有機(jī)物可以被陽(yáng)光降解。據(jù)報(bào)道，在低光強(qiáng)下，降解速率與光強(qiáng)呈線性關(guān)系，在中等光強(qiáng)下，降解速率與光強(qiáng)的平方根呈線性關(guān)系。

5、有機(jī)物種類和濃度的影響。

研究表明，DBS、SDS、BSD等陽(yáng)離子、陰離子和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(wú)機(jī)化。