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吸附剂负载 TiO2 光催化研究进展1 * 刘正锋，刘守新 ，李晓辉，王海亮，李密 东北林业大学生物质材料教育部重点实验室，哈尔滨 (150040) E-mail：zhengfengliu81@126.com 摘 要：TiO 光催化在废水处理、空气净化等环保领域展示出诱人前景。纳米TiO 光催化剂 2 2 的负载化是实现其产业化的关键步骤之一。多孔吸附剂与纳米TiO2复合可为其提供高浓度污 染环境，提高TiO2分散度，解决催化剂分离难题，是光催化领域的研究热点之一。本文对近 年来国内外多孔吸附剂与纳米TiO2复合的发展情况进行了综合评述。着重介绍了负载型TiO2 光催化剂的固定化方法、多孔吸附剂类型以及负载对光催化活性的影响机理。 关键词：TiO2 ，吸附剂，光催化，负载，机理 中图分类号：X-1 1. 引言 纳米TiO 光催化氧化技术以其反应条件温和、深度氧化以及可利用太阳光能等优点而在 2 环境污染深度净化领域展示出良好应用前景 [1] 。 光催化氧化的重要步骤之一即污染物分子与催化剂TiO 分子碰撞，并在催化剂表面富 2 集。TiO2光催化剂的比表面积有限，对污染物的吸附性差。在光催化降解低浓度的有机物时， 导致催化效率低。另外，光催化过程中纳米粉末状催化剂分的离较为困难，从而大大限制了 [2] 其在实际污染净化中的应用 。 近年来，针对上述缺点，人们在吸附剂负载型复合TiO2光催化材料方面开展了大量工作。 多孔吸附剂作为纳米TiO 光催化剂的载体可增加其对反应物的吸附，提高TiO 的光催化活性 2 2 [3-5] 。一些多孔吸附剂载体可同TiO 发生相互作用，加速电子-空穴对的分离[6-8] 。本文对近 2 年来国内外多孔吸附剂与纳米TiO2复合的发展情况进行了综合评述。着重介绍了负载型TiO2 光催化剂的固定化方法、多孔吸附剂类型以及负载对光催化活性的影响机理。 2. 吸附对TiO2光催化活性的影响 TiO 光催化能力来源于TiO 表面的光生电子和空穴，由于光生电子和空穴的复合在ns 2 2 到ps 的时间内就可以发生，从动力学观点看，只有在有关的电子受体或电子供体预先吸附在 催化剂表面时，界面电荷的传递和被俘获才具有竞争性。 很多学者报道TiO2 光催化反应的动力学方程符合Langmuir-Hinshelwood模式[9-11]，对动 力学的描述通常会由于反应体系的不同而有着显著的差异，许多研究者各自得出了一些符合 一定条件下的动力学方程。L-H方程是基于理想吸附的动力学模式，而实际上单一化合物与 其在混合物中的降解动力学是很难一致的。吸附过程对光催化反应的影响实际上并不能用简 单的模式就能概括，其更深层次的影响机理也尚待研究。 对在L-H模式下吸附与光催化活性的关系，人们做了大量的研究。普遍的结论是反应物 主要通过吸附在催化剂的表面而发生降解，这也是L-H模式的基本前提，即反应物在催化剂 表面的预吸附，其吸附份额与反应速率成正比。理论上讲Langmuir吸附等温式中K 的值应该 是一个常数，取决于反应物种类和催化剂特性，在一定的反应体系里仅受温度影响而不会随 外界条件而变化。从许多光催化反应动力学符合Langmuir-Hinshelwood模式, 以及反应物在 1 本课题得到国家自然科学基金 ，教育部新世纪优秀人才资助计划和教育部博士点基金 (20050225006)的资助。