纳米二氧化钛光催化分解甲醛原理
1光催化剂的发现历史
自从1972年Fujishima和Ho
da2发现TiO2在受到紫外光照射时可以将水氧化还原生成氢，光催化材料就引起了科研人员的关注。而1976年Carey等3将TiO2的光催化作用应用于水中多氯联苯化合物脱氯去毒并取得了成功，从此TiO2作为一种去除有机物的一种有效方法应用到了水和空气的清洁净化领域。1985年，日本科学家TadashiMatsu
aga等4第一个发现了TiO2在紫外光下有杀菌作用。近年来科学家们又对TiO2进行了深入的研究，并取得了很大的进步。但是以前的研究多数是用溶胶凝胶负载在基材上，这样的负载量有限，所以对空气的净化的速率较慢。如何能够快速、便捷、安全、有效的除去室内的各种污染物及病菌成为一个亟待解决的问题。纳米TiO2良好的光催化性能使它成为了解决这一问的热点研究方向。纳米TiO2以其催化活性高、化学稳定性好、使用安全，
2纳米TiO2光催化机理
纳米TiO2是一种
型半导体氧化物，其光催化原理可以用半导体的能带理论来解释5。由于TiO2纳米粒子的粒径在1100
m，所以其电子的Fermi能级是分立的，而不是像金属导体中的能级是连续的，在纳米TiO2半导体氧化物的原子或分子轨道中具有一个空的能量区域，它介于导带与价带之间，称为禁带6，其宽度为32eV，当纳米TiO2接受波长为3875
m以下的光线照射时，其内部价带的电子由于吸收光子跃迁到导带，从而产生空穴电子对，即光生载流子，然后迅速迁移到其表面并激活被吸附的O2和H2O，产生高活性羟基自由基OH和超氧离子自由基O27，当污染物以及细菌吸附其表面时，会发生两个步骤：
（1）吸收相波长为3875
m以下的光能，使表面发生光激发而产生光致电子和正的空穴。
（2）在受光照射而产生的电子空穴中，电子消耗于空气中氧的还原，空穴则将吸附物质氧化，分解这些吸附物质的作用。如下图1：
O2导带专业文档供参考，如有帮助请下载。
fλ≤3875
m光
禁带价带
O2有机物R空穴
图1TiO2的光催化机理
具体的反应方程式为：
光致电子（e）和空穴（h）的形成
TiO2hv
eh………………1
羟基自由基（OH）和超氧离子自由基（O2）的生成
O2e
O2
………………2
H2Oh
OHH………………3
由O2形成H2O2
O2H
HO2………………4
HO2HO2
H2O2O2…………5
O2HO2
HO2O2…………6
HO2H
H2O2………………7
OH和O2也可以通过H2O2形成
H2O2e
OHOH…………8
H2O2O2
OHOHO2r