有机废气VOC治理-光催化氧化设备

一、光催化氧化设备简介

     光催化净化技术主要是利用光催化剂(TiO2)吸收外界辐射的光能，使其直接转变为化学能。当能量大于禁带宽度的光照射半导体时，光激发电子跃迁到导带，形成导带电子(e-)，同时在价带留下空穴阶(h+)。由于半导体能带的不连续性，电子和空穴的寿命较长，它们能够在电场作用下或通过扩散的方式运动，与吸附在半导体催化剂粒子表面上的物质发生氧化还原反应，或者被表面晶格缺陷俘获。空穴和电子在催化剂粒子内部或表面也能直接复合，空穴能够同吸附在催化剂粒子表面的HO-或H2O发生作用生成自由基HO・，HO・是一种活性很高的粒子，能够无选择的氧化多种有机物并使之矿化。

二、光催化氧化设备净化原理

    光催化反应的本质是在光电转换中进行氧化还原反应。根据半导体的电子结构，当半导体（光催化剂）吸收一个能量大于其带隙能（Eg）的光子时，电子（e-）会从价帯跃迁到导带上，而在价带上留下带正电的空穴（e-）。价带空穴具有强氧化性，而导带电子具有强还原性，它们可以直接与反应物作用，还可以与吸附在光催化剂上的其他电子给体和受体反应。例如空穴可以使氧化，电子使空气中的O2还原，生成H2O2、·OH基团和・H2O，这些基团的氧化能力都很强，能有效地将有机污染物氧化，最终将其分解为CO2、H2O，达到消除VOCs的目的。

    一般采用纳米半导体粒子为光催化剂，这是因为：①通过量子尺寸限域造成吸收边的蓝移；②与体材料相比，量子阱中的热载流子冷却速度下降，量子效率提高；③纳米TiO2所具有的量子尺寸效应使其导电和价电能级变成分立的能级，能隙变宽，导电电位变得更负，而价电电位变得更正，这些使其具备了更强的氧化还原能力，从而催化活性大大提高；④纳米粒子比表面积大，使粒子具有更强的吸附有机物的能力，这对催化反应十分有利，粒径越小，电子与空穴复合几率越小，电荷分离效果越好，从而提高催化活性。

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