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光催化技術(shù)的原理

更新時間:2017-11-21 點擊次數(shù):2226

作為一種半導(dǎo)體,光催化材料的能帶是不連續(xù)的,能量由高到低依次為導(dǎo)帶、禁帶、價帶。

 

半導(dǎo)體光催化材料一般具有較大的禁帶寬度,價帶由一系列填滿電子的軌道所構(gòu)成,導(dǎo)帶由一系列末填充電子的軌道所構(gòu)成。

 

當光催化材料近表面區(qū)在受到能量大于其禁帶寬度的光輻射時,價帶中的電子會受到激發(fā)而路遷到導(dǎo)帶。由于其中存在著能隙,所激發(fā)的電子的弛豫過程比起金屬中的激發(fā)電子要慢得多,一般要有幾個納秒,這樣光的激發(fā)就在半導(dǎo)體中產(chǎn)生電子空穴。其中,電子居于較高的能量狀態(tài) ,可作為還原劑;而價帶中的空穴則具有較高的氧化電勢。

 

只要這些電荷載流子具有足夠長的壽命,能夠被吸附的反應(yīng)物所捕獲,分別進行氧化或還原反應(yīng),而不是復(fù)合,那么這個材料就有光催化的能力。

 

在所有這些半導(dǎo)體催化劑中,二氧化鈦被證明于廣泛應(yīng)用,這是因為二氧化鈦具有很高的光催化活性和良好的生物、化學(xué)惰性,不會發(fā)生光腐蝕和化學(xué)腐蝕,而且價格相對便宜。

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