![点击分享此内容可以赚币 分享](/master/images/share_but.png)
光催化技术在特种应用化学领域的研究.pdf
《光催化技术在特种应用化学领域的研究.pdf》由会员分享,可在线阅读,更多相关《光催化技术在特种应用化学领域的研究.pdf(4页珍藏版)》请在咨信网上搜索。
1、中国科技期刊数据库 工业 A 收稿日期:2023 年 12 月 22 日 作者简介:魏明秋(1994)女,汉族,河北保定人,本科,河北省地质实验测试中心,助理工程师,研究方向为实验检测方向。-125-光催化技术在特种应用化学领域的研究 魏明秋 河北省地质实验测试中心,河北 保定 071051 摘要:摘要:光催化技术是利用半导体材料在光的作用下产生具有氧化和还原能力的活性物种,从而使污染物发生一系列变化的过程,通常光催化技术用于处理有机废水、空气净化、杀菌消毒等领域。由于半导体材料本身具有吸收光谱范围较窄的特性,在太阳光作用下容易激发电子-空穴对产生氧化还原反应,从而使有机污染物发生氧化或还原反
2、应,在达到一定程度后可以降解污染物。该技术具有节能、无污染等优点,因此在特种应用化学领域具有广泛的应用前景。关键词:关键词:光催化技术;特种应用化学;催化剂 中图分类号:中图分类号:TQ116 光催化技术是利用光照射某些物质时,它的分子在特定波长的光激发下发生一系列的变化,从而产生某种或多种活性物质,这些活性物质具有催化作用。由于光催化反应是在常温常压下进行的,反应条件温和,产物安全无毒,反应过程无二次污染。因此,它在生产、生活等领域有很好的应用前景。1 特种应用化学领域中光催化技术的特点 目前研究光催化反应的方法主要是制备纳米 TiO2(TiO2 纳米管)光催化剂。其基本原理是 TiO2 在
3、激发态时能发出可见光,从而把太阳能转化为化学能而使有机物质降解。如:染料降解、有机污染物降解、空气净化、污水处理等。其特点主要表现在:1.1 太阳能的利用效率高 太阳能是取之不尽用之不竭的,用之不尽,是当今人类解决能源问题的最佳途径之一。太阳能利用技术主要有以下几种:光催化技术、太阳能光热技术、光电化学技术、光解水技术。目前,对太阳能的利用主要以光催化为主导,包括光解水、光解气和光催化有机污染物的降解。其主要原理是在光照下,产生氧气和水,通过化学反应使污染物发生氧化还原反应,达到净化空气和污水的目的。太阳光照条件下产生氧气和水,光催化反应不需要氧气或其他助燃物;没有催化剂的使用,避免了传统催化
4、剂在使用过程中易被氧化及催化剂中毒等问题;并且污染物降解后产生的物质无毒无害。1.2 反应条件温和,无二次污染 由于 TiO2 的光催化反应是在常温常压下进行的,所以反应条件温和,无二次污染,非常适合于工业化生产。且该反应在常温常压下进行,因此可以减少对能源的消耗。在常温常压下进行,不会造成资源浪费和环境污染。因为TiO2的催化氧化过程是在光照条件下进行的,因此不会产生大量的有毒有害气体和有腐蚀性的气体,这就避免了对环境造成二次污染。同时,由于 TiO2 为半导体材料,在光照条件下,可以产生大量的电子和空穴(即电子-空穴对),这些光生电子和空穴可以发生复合而被消耗掉,不会产生有害气体和有腐蚀性
5、的气体。1.3 可降解多种污染物 TiO2 是一种可以将各种有害的有机污染物降解成无害物质的光催化剂,其对有机污染物的降解包括:(1)将有机污染物降解成 CO2、H2O 等无机物。(2)将有机污染物氧化成自由基,如 OH 等,破坏污染物的分子结构,从而使污染物达到降解目的。(3)将有机物氧化分解为 CO2和 H2O 等无害物质,如将酚类化合物氧化生成乙酸等物质。(4)将有机物中的芳香族化合物氧化生成芳族化合物等。1.4 能产生“电子-空穴”对,具有强氧化能力 在可见光照射下,TiO2 把电子转移给物质,使其活化。并产生自由基。自由基在光催化反应中起着非中国科技期刊数据库 工业 A-126-常重
6、要的作用。这些自由基是一些常见的低沸点化合物,如甲醛、乙醛、二氧化碳等,在一定条件下能发生光生电子和空穴的复合,最终氧化成 CO2和 H2O。目前光催化技术已经有了很大发展,但还有许多问题需要解决,如 TiO2的表面处理方法、光催化剂的稳定性等。纳米 TiO2(TiO2纳米管)光催化剂是一种重要的半导体材料,其研究方向是在纳米尺度上提高其催化活性。通过调控 TiO2晶型、掺杂以及表面改性等手段来提高其光催化活性。2 光催化技术在特种应用化学领域中应用措施 2.1 降解有机污染物 在化工、制药等行业,工业废水中含有大量的有机污染物,如苯类、酮类、酚类等,这些物质在光催化过程中会发生一系列复杂的氧
7、化反应,因此对废水中有机污染物的去除是当前研究的热点。通过光催化技术可以实现废水中有机物的降解,使其达到排放标准。该技术可以有效处理有机废水中的难降解物质,减少环境污染。例如,李长进等人使用 TiO2对印染废水进行处理,结果表明该技术能够有效去除印染废水中的苯酚、甲苯、二甲苯等物质。此外,利用 TiO2对环境中有毒有害污染物进行去除时,其过程较为复杂,不仅需要考虑到降解效率问题,还需要考虑到活性物种的产生过程以及能量消耗问题。因此,提高光催化剂对污染物降解的效率是该技术目前面临的问题。2.2 降解有机物 光催化技术对有机污染物的降解效率很高,具有广阔的应用前景。光催化技术与其他技术相结合,可以
8、将污染物的降解效率提高到 90%以上,在处理有机废水、空气净化等方面具有独特的优势。光催化处理有机废水的反应机理是光催化降解反应中,光催化剂是主体,而氧化还原反应中的催化剂是关键。在废水处理过程中,常采用具有氧化还原能力的 TiO2、Fe2O3、ZnO 等半导体材料来降解废水中的有机污染物。TiO2是一种高效光催化剂,能将水中的有机物氧化为 CO2和 H2O,一般利用其可见光吸收特性对有机污染物进行降解。其具有良好的吸附能力,可用于处理有毒有害物质浓度较高的废水,通常可去除 90%以上的有机物。2.3 杀菌消毒 目前,杀菌消毒方法主要有紫外线灯照射法、化学消毒剂喷洒法、二氧化氯等,但这些方法存
9、在很多不足,如紫外线灯照射法具有使用方便、成本低等优点,但是其在使用过程中会产生大量的臭氧和二次污染物,且杀菌效果不佳;化学消毒剂喷洒法具有杀菌速度快,但是其在使用过程中会产生大量的氯气和有机气体,且消毒后残留的物质容易对人体造成伤害。二氧化氯是一种高效的广谱型消毒剂,其不仅能有效杀灭细菌、病毒等微生物,还能氧化分解有机物,因此被广泛应用于饮用水消毒、污水处理等领域。二氧化氯在杀菌消毒方面表现出良好的性能,但其在使用过程中也存在一定的缺陷,如对水的 PH 值有较高的要求、存在一定的安全隐患等。2.4 除臭 光催化除臭原理是利用臭氧的氧化作用和半导体材料的光生电子-空穴对分解作用。通常采用二氧化
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 光催化 技术 特种 应用化学 领域 研究
![提示](https://www.zixin.com.cn/images/bang_tan.gif)
1、咨信平台为文档C2C交易模式,即用户上传的文档直接被用户下载,收益归上传人(含作者)所有;本站仅是提供信息存储空间和展示预览,仅对用户上传内容的表现方式做保护处理,对上载内容不做任何修改或编辑。所展示的作品文档包括内容和图片全部来源于网络用户和作者上传投稿,我们不确定上传用户享有完全著作权,根据《信息网络传播权保护条例》,如果侵犯了您的版权、权益或隐私,请联系我们,核实后会尽快下架及时删除,并可随时和客服了解处理情况,尊重保护知识产权我们共同努力。
2、文档的总页数、文档格式和文档大小以系统显示为准(内容中显示的页数不一定正确),网站客服只以系统显示的页数、文件格式、文档大小作为仲裁依据,平台无法对文档的真实性、完整性、权威性、准确性、专业性及其观点立场做任何保证或承诺,下载前须认真查看,确认无误后再购买,务必慎重购买;若有违法违纪将进行移交司法处理,若涉侵权平台将进行基本处罚并下架。
3、本站所有内容均由用户上传,付费前请自行鉴别,如您付费,意味着您已接受本站规则且自行承担风险,本站不进行额外附加服务,虚拟产品一经售出概不退款(未进行购买下载可退充值款),文档一经付费(服务费)、不意味着购买了该文档的版权,仅供个人/单位学习、研究之用,不得用于商业用途,未经授权,严禁复制、发行、汇编、翻译或者网络传播等,侵权必究。
4、如你看到网页展示的文档有www.zixin.com.cn水印,是因预览和防盗链等技术需要对页面进行转换压缩成图而已,我们并不对上传的文档进行任何编辑或修改,文档下载后都不会有水印标识(原文档上传前个别存留的除外),下载后原文更清晰;试题试卷类文档,如果标题没有明确说明有答案则都视为没有答案,请知晓;PPT和DOC文档可被视为“模板”,允许上传人保留章节、目录结构的情况下删减部份的内容;PDF文档不管是原文档转换或图片扫描而得,本站不作要求视为允许,下载前自行私信或留言给上传者【自信****多点】。
5、本文档所展示的图片、画像、字体、音乐的版权可能需版权方额外授权,请谨慎使用;网站提供的党政主题相关内容(国旗、国徽、党徽--等)目的在于配合国家政策宣传,仅限个人学习分享使用,禁止用于任何广告和商用目的。
6、文档遇到问题,请及时私信或留言给本站上传会员【自信****多点】,需本站解决可联系【 微信客服】、【 QQ客服】,若有其他问题请点击或扫码反馈【 服务填表】;文档侵犯商业秘密、侵犯著作权、侵犯人身权等,请点击“【 版权申诉】”(推荐),意见反馈和侵权处理邮箱:1219186828@qq.com;也可以拔打客服电话:4008-655-100;投诉/维权电话:4009-655-100。