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光觸媒的分類:可見光型光觸媒 紫外線型光觸媒
光觸媒在特定波段光線的照射下,會(huì)產(chǎn)生光化學(xué)效應(yīng),把光能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能而賦予光觸媒表面很強(qiáng)的氧化能力,可氧化分解各種有機(jī)化合物和礦化部分無機(jī)物,并具有抗菌的作用。
在光照射下,光觸媒能吸收相當(dāng)于帶隙能量以下的光能,使其電子獲取一定的能量,脫離原子核及電子軌道的束縛成為自由電子,而原來電子占具的軌道由于電子脫離產(chǎn)生空穴,這樣光觸媒表面產(chǎn)生很多電子(e-)和空穴(h+)對(duì)。這些電子和空穴能與水或容存的氧反應(yīng),產(chǎn)生氫氧根自由基(·OH)和超級(jí)陰氧離子(·O )。如表1所示,這些空穴和氫氧根自由基的氧化能大于120kcal/mol,具有很強(qiáng)的氧化能力,幾乎能將所有構(gòu)成有機(jī)物分子的化學(xué)鍵切斷分解。因此可以將各種有害化學(xué)物質(zhì)、惡臭物質(zhì)分解或無害化處理,達(dá)到凈化空氣、抗污除臭的作用。
表1:各種化學(xué)鍵的氧化能
化學(xué)鍵 正孔和氫氧根自由基 碳-碳鍵 碳-氫鍵 碳-氮鍵 碳-氧鍵 氧-氫鍵 氮-氫鍵
氧化能(kcal/mol) >120 83 99 73 84 111 93
此外,如表2所示,氫氧根自由基比作為消毒殺菌劑被廣泛使用的次氯酸、雙氧水和臭氧等具有更強(qiáng)的氧化能力,二氧化鈦通過這種氧化能力破壞了細(xì)胞內(nèi)的輔 酶A等輔酶和呼吸作用酶等發(fā)揮抗菌作用而使細(xì)菌或真菌的繁殖中止;同時(shí)當(dāng)帶正電荷的空穴接觸到帶負(fù)電荷的微生物細(xì)胞后,依據(jù)庫(kù)倫引力,相互吸附,并有效地 擊穿細(xì)胞膜,使細(xì)胞蛋白質(zhì)變性,無法再呼吸、代謝和繁殖,直至細(xì)胞死亡,完成滅菌;并能將細(xì)菌或真菌釋放出的毒素分解。
表2:各種氧化劑的氧化電位
氧化劑 氧化電位(伏特) 相對(duì)氧化電位(對(duì)數(shù)值)
氫氧根自由基 2.80 2.05
氧原子 2.42 1.78
臭氧 2.07 1.52
雙氧水 1.77 1.30
雙氧自由基 1.70 1.25
次氯酸 1.49 1.10
氯氣 1.36 1.00