tio2光催化氧化技术在水处理中的研究应用

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1、TiO2光催化氧化技术在水处理中的研究应用许庆峰（专业：环境工程学号：104754130833）摘要：文章对TiO2光催化反应机理、TiO2光催剂的改性、光催化技术在水处理中的应用做了较为详尽的综述，主要包括有机物污染废水、无机废水和饮用水。指出了TiO2光催化在水处理应用中存在的一些问题并对TiO2光催化材料及其在水处理应用中的研究提出了一些建议。关键词：二氧化钛；光催化；水处理ResearchProgressonTiO2PhotocatalyticOxidationTechnologyanditsApplicationinWaterTreatment

2、XuQingfeng(Major:environmentengineeringStudentID:104754130833)Abstract：MechanismofphotocatalysisreactionandthemodificationofTiO2photocatalystwasintroduced,andphotocatalyticoxidationtechnologyanditsapplicationinwatertreatmentwerereviewed,theapplicationmainlyincludesorganicwastewat

3、er,inorganicwastewateranddrinkingwater.SomeissuesofTiO2photocatalysisinwatertreatmentandsomesuggestionsonTiO2photocatalystmaterialsanditsapplicationinwatertreatmentwerealsoproposed.Keywords：TiO2；photocatalysis；watertreatment水是生命的源泉，是生命存在与经济发展的必要条件，同样是构成人体组织的重要部分。地球表面的72%被水覆盖，但淡水资

4、源仅占所有水资源的0.5%，然而只有不到1%的淡水或约0.007%的水可为人类直接利用，与此同时水污染的恶化更使水资源短缺雪上加霜。水体的污染物来源于各个领域，仅仅地面水体中检出的有机物达到2221种，其中具有致癌、致畸的达数百种之多[1]。日趋加剧的水污染，已对人类的生存安全构成重大威胁。因此水资源的保护和水污染的治理已成为全世界重点关注的问题。高级氧化技术（Advancedoxidationprocesses，AOPs）又称深度氧化技术，在高温高压、电、声、光辐照以及催化剂等辅助反应条件下，产生具有强氧化能力的自由基(如·OH)。利用这种强氧化性使水

5、中大分子难降解有机物氧化成为CO2和H2O的小分子物质[2]。光催化氧化是高级氧化法中一种。1972年，日本Fujishima和Honda[3]发现在受辐射的TiO2表面能持续发生水的光电催化分解作用，自此许多学者就半导体TiO2光催化应用于污染控制方面竞相展开研究。TiO2光催化具有一些突出的优点：反应条件温和，能耗低；反应速度快，一般需要几min到几个h；光催化活性高，TiO2的导带和价带的电位使其具有很强的氧化还原能力，可分解绝大多数有机污染物[4]；TiO2化学性质稳定，资源丰富，价格低等。正是由于TiO2光催化氧化较传统水处理具有如此诸多优势，

6、使得其成为水处理方面最有前途的治理技术之一。1TiO2光催化氧化的原理半导体的能带结构通常是由一个充满电子的低能价带（Valent15Band，VB）和一个空的高能导带（ConductionBand，CB）构成，价带和导带之间存在一个区域为禁带，区域的大小通常称为禁带宽度（Eg）。目前常用的半导体催化剂的禁带宽度如表1所示。表1不同催化剂禁带宽度对比[5]催化剂禁带宽度（eV）催化剂禁带宽度（eV）Si1.1ZnO3.2TiO2（金红石型）3.0TiO2（锐钛型）3.2WO32.7CdS2.4ZnS3.7SrTiO33.2SnO23.5SiC3.0Fe2

7、O32.2α-Fe2O33.1溶胶-凝胶法被广泛应用于超细金属氧化物的合成，这也是合成纳米TiO2颗粒的主要方法[6]。二氧化钛作为金属钛的一种氧化物，根据其晶型结构可分为锐钛型、金红石型和板钛型3种，锐钛型TiO2具有较强的光化学活性。TiO2是一种n型半导体材料，其禁带宽度为3.2eV，当它受到波长小于或等于387.5nm的紫外光照射时，TiO2发生对光的吸收，价带的电子跃迁至导带，这个过程成为带间跃迁。当一个电子从价带激发到导带时，在导带上产生带负电的高活性电子（e-），在价带上留下带正电荷的空穴（h+），这样就形成电子—空穴对[7]。与金属不同，

8、半导体能带不连续，使电子和空穴的寿命较长。光电效应产生的光生电子及空穴在电场的作