光催化纳米材料在环境保护中的应用86597.pdfVIP

维普资讯 石 油 化 工 2005年第 34卷第5期 PETRoCHEM1CAL TECHNOLOGY 光催化纳米材料在环境保护中的应用 于兵川 ，吴洪特。，张万忠 (1．长江大学 化学与环境工程学院，湖北 荆州 434025；2．华 中科技大学 材料学院，湖北 武汉 430074) [摘要]综述r光催化纳米材料在环境保护领域中的应用进展及环境污染物在光催化纳米材料表面的光催化降解机 理，对光催化纳米材料在降解化工废水 、农药废水 、染料废水、含油废水、造纸废水等有机废水和无机废水 、自来水净 化 、大 污染治理等方面的应用进行了评述 ，简要介绍了该材料在 自清洁涂料、光催化消毒剂 、吸收紫外线等方面的 应用。指IJj_r日前光催化纳米材料在应用领域中存在的不足 ，并展望了合成出对可见光有高响应率的光催化剂以及 和传统污水处理技术相结合的发展前景。 [关键词]光催化；纳米材料；降解机理 ；环境保护 ；二氧化钛；废水处理 [文章编号]1000—8144(2005)05—0491—05 [中图分类号]TB383 [文献标识码]A 工业废水 、废气中含有许多有害物质 ，如有机磷 以发生。因此 ，为使光催化反应能有效地进行 ，需要 农药、芳香族胺基化合物、氯系溶剂 (二氯 乙烯 、三 减少电子 一空穴的简单复合。否则 ，分离的电子和 氯乙烯等)、苯系溶剂及醛、酮等，对人体的毒害很 空穴可能在半导体粒子内部或表面复合并放出热 大。传统的水处理方法如吸附法 、混凝法、活性污泥 能。有效地抑制电子 一空穴复合问题至关重要，其 法等在实际处理过程中存在着一定的困难 ，效果不 取决于光催化剂的电子结构 、吸光特性、颗粒尺寸、 理想，因此急需寻找一种经济 、有效的方法以进一步 表面积 、表面修饰情况以及反应条件 、敏化剂作用等 降解传统方法处理后水中残留的污染物。 多种因素。 1976年，Carey等 研究发现在紫外光照射下， 纳米TiO 可使难降解的有机化合物多氯联苯脱氯。 至今 ．已发现有 3000多种难降解的有机化合物可 1 以在紫外线的照射下通过纳米TiO 迅速降解。特 Bandgap 别是当水中有机污染物浓度较低或用其它方法很难 energy ll 降解时，该技术就更显示出其明显的优势。 ’ 本文阐述了污染物的光催化降解机理，重点讨 论了光催化纳米材料在环境保护中的应用 ，并对光 图1 光催化剂降解污染物的机理示意图 催化纳米材料应用的发展前景进行了展望。 Fig 1 Degradationmechanism ofchemical contaminationsonphotocatalyst． 1 光催化纳米材料的光催化降解机理 常见 的光催化纳米材料为纳米 TiO ，它无毒、 光催化纳米材料大多是金属氧化物或硫化物等 稳定、氧化能力强，其价带和导带之 间的带隙能为 半导体材料，具有特殊的电子结构。与金属相 比，半 3．2eV，相当于波长为387．5nm 的紫外光所具有的 导体的能带是不连续 的，在填满 电子的低能价带 能量。纳米TiO 在紫外光的照射下，能吸收紫外光 (ValenceBand，VB)和空的高能导带 (Conduction 的辐射能产生电子跃迁，形成电子和空穴 ，然后电子 Band，CB)之间存在一个禁带 ，