納米光催化劑
納米光催化劑
納米光催化劑是污染物的剋星,其作用機理簡單來說(如下圖所示)就是:納米光催化劑在特定波長的光的照射下受激生成"電子一空穴"對(一種高能粒子),這種"電子一空穴"對和周圍的水、氧氣發生作用后,就具有了極強的氧化-還原能力,能將空氣中甲醛、苯等污染物直接分解成無害無味的物質,以及破壞細菌的細胞壁,殺滅細菌並分解其絲網菌體,從而達到了消除空氣污染的目的。
具體來說在光照下,如果光子的能量大於半導體禁帶寬度,其價帶上的電子(e-)就會被激發到導帶上,同時在價帶上產生空穴(h+)。光生空穴有很強的氧化能力,光生電子具有很強的還原能力,它們可以遷移到半導體表面的不同位置,與表面吸附的污染物發生氧化還原反應。
採用納米半導體粒子作為光催化劑的理論基礎在於:一方面,量子尺寸效應會使半導體能隙變寬,導帶電位變得更負,而價帶電位變得更正。這便使其獲得了更強的氧化還原能力;另一方面,納米粒子的比表面積遠遠大於常規材料,一粒大米粒大小的納米材料其表面積會相當於一個足球場那麼大,高比表面使得納米材料具有強大的吸附污染物的能力,這對提高催化反應的速度是十分有利的;而且,粒徑越小,電子與空穴複合幾率越小,電荷分離效果越好,從而導致催化活性的提高。
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