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纳米光催化作用机理介绍

发布时间:2015/9/22  发布者:  浏览次数:2372
  纳米光催化剂是污染物的克星,其作用机理简单来说(如下图所示)就是:纳米光催化剂在特定波长的光的照射下受激生成"电子-空穴对"(一种高能粒子),这种"电子-空穴"对和周围的水、氧气发生作用后,就具有了极强的氧化-还原能力,能将空气中甲醛、苯等污染物直接分解成无害无味的物质,以及破坏细菌的细胞壁,杀灭细菌并分解其丝网菌体,从而达到了消除空气污染的目的。 
     
光催化作用简图
  具体来说(见下图),在光照下,如果光子的能量大于半导体禁带宽度,其价带上的电子 (e-)就会被激发到导带上,同时在价带上产生空穴 (h+)。光生空穴有很强的氧化能力,光生电子具有很强的还原能力,它们可以迁移到半导体表面的不同位置,与表面吸附的污染物发生氧化还原反应。 

光催化空气净化作用机理示意图
  采用纳米半导体粒子作为光催化剂的理论基础在于:一方面,量子尺寸效应会使半导体能隙变宽,导带电位变得更负,而价带电位变得更正。这便使其获得了更强的氧化还原能力; 另一方面,纳米粒子的比表面积远远大于常规材料,一粒大米粒大小的纳米材料其表面积会相当于一个足球场那么大,高比表面使得纳米材料具有强大的吸附污染物的能力,这对提高催化反应的速度是十分有利的;而且,粒径越小,电子与空穴复合几率越小,电荷分离效果越好,从而导致催化活性的提高。
 
 

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