納米光催化氧化水處理技術(shù)

當(dāng)物質(zhì)“粉碎”成納米級(jí)并制成納米材料時(shí)會(huì)有多種物理效應(yīng)，光、電、熱等會(huì)發(fā)生變化，還具有輻射、吸收、催化、、吸附等許多新***性，而且具有在眾多納米技術(shù)中，納米材料學(xué)、納米電子學(xué)和納米醫(yī)藥學(xué)是目前比較受重視的三個(gè)研究方面。有研究者指出，納米技術(shù)對(duì)水中粒徑為200nm污染物的去除能力是其他技術(shù)的，認(rèn)為納米技術(shù)可在污染、低成本脫鹽等發(fā)揮作用，直接向受污染沉積物或地下水中注入納米鐵可治理污染，其有可能替代常規(guī)的鐵墻技術(shù)。

　在水處理中，應(yīng)用的納米催化材料應(yīng)是n型半導(dǎo)體納米材料。而在常規(guī)催化氧化法基礎(chǔ)上發(fā)展起來的以納米材料為催化劑的催化氧化水處理技術(shù)將具有的功效。

　一般認(rèn)為，光催化活性是由催化劑的吸收光能力、電荷分離和向底物轉(zhuǎn)移的效率決定的。當(dāng)納米半導(dǎo)體粒子受到***于禁帶寬度能量的光子照射后，電子從價(jià)帶躍遷到導(dǎo)帶而產(chǎn)生了電子一空穴對(duì)。電子具有還原性，空穴具有氧化性，從而了物的合成或使物降解。

 

納米半導(dǎo)體材料的***性和催化效果各有不同，但作為光催化劑它們的催化活性與相應(yīng)的體相材料相比有顯著提高，其原理在于：①通過量子尺寸限域造成吸收邊的藍(lán)移；②由散射的能級(jí)和躍遷選律造成光譜吸收和發(fā)射行為結(jié)構(gòu)比；③與體相材料相比，量子阱中的熱載流子冷卻速度下降，量子效率提高；①納米半導(dǎo)體粒子所具有的量子尺寸效應(yīng)使其導(dǎo)帶和價(jià)帶能級(jí)變成分立的能級(jí)，能隙變寬，導(dǎo)帶電位變得更負(fù)，而價(jià)帶電位變得更正，這意味著納米半導(dǎo)體粒子獲得了的還原及氧化能力，從而催化活性隨尺寸量子化程度的提高而提高。除此以外，還在于納米半導(dǎo)體粒子的粒徑和吸收***性。

　納米半導(dǎo)體粒子的粒徑通常小于空間電荷層的厚度。在此情況下，空間電荷層的任何影響都可忽略，光生載流子可通過簡單的擴(kuò)散從粒子內(nèi)部遷移到粒子表面而與電子供體或受體發(fā)生還原或氧化反應(yīng)。粒徑越小則電子與空穴復(fù)合幾率越小，電荷分離效果越***，從而導(dǎo)致催化活性的提高。在光催化反應(yīng)中，反應(yīng)物吸附在催化劑的表面是光催化反應(yīng)的一個(gè)前置步驟，催化反應(yīng)的速率與該物質(zhì)在催化劑上的吸附量有關(guān)。納米半導(dǎo)體粒子強(qiáng)的吸附效應(yīng)甚至允許光生載流子***先與吸附的物質(zhì)進(jìn)行反應(yīng)而不管溶液中其他物質(zhì)的氧化還原電位順序。在催化反應(yīng)過程中，納米材料的表面***性和缺陷數(shù)量具有同樣重要的作用。