光电催化氧化
光、电催化氧化降解染料废水的研究
１４ 分析 方法 ．
将采集 的溶 液样 品逐 次放 于 ４ ０ ｒｍ ｎ离 心分 离器 ， ０ ０／ ｌ 待 分离 出 ＴＯ ｉ ：等微 粒后 ， ７ 用 ２型分 光 光度 计 ， ３ ｍ 比 以 ｃ
色皿 分别测 出染 料溶液 的吸 光度 ， 用吸 收 比色法计 算脱 色
率。
图 １ 试 验 装 置 示 意 图
脱 色率 ＝（ 一 ／ ｎ × ０ ％ １ Ａ Ａ ） １０
式 中 、 为 光解 前 后 溶液 在 最 大吸 收 波长 处 的吸 Ａ
光度。
Ｓ Ｇ—Ｉ型多 功能光 化学 反 应装 置 ， 由我 院 自行 设计 、
１ 研 究 方 法
１ １ 试 剂 ．
将反 应 设备 注 入 自来水 ２ ０ ， 动 加 热器 加温 至 所 ８ Ｌ启 需 温度 ， 将染 料放 人烧 杯 ， 温搅拌 ， 入反应装 置 。启 动 加 注 反应装 置的水循 环 系统 ， 溶液 搅 拌 ３ ｍ ｎ 将 ０ ｉ。若 为工 厂的 印染废 水 。 先行 絮凝 ， 则 再将 絮凝 后的废 水注入反应装 置 。
选用 的载体有 玻璃 、 砂 、 海 陶瓷 等 等。本 研 究在 国 内首 次 将 电场引人 到染 料 废 水 及 含 农药 废 水 的处 理 中 ， 成 了 形 光、 电催 化氧化 这一新 颖 的废 水处 理 方法 ， 强化 了光催 化 氧化 过程 ， 加速 了废水 中有 机污染物 的降解 。
光、 电催化氧化降解染料废水的研究
刘凤 丽。
（ ．大 连市 环 境 科 学设 计 研 究 院 ， 宁 大 连 １６ ２ ） １ 辽 １０ ３
光电催化综述
光电催化综述光电催化是一种将光能转换为化学能的多相催化过程，主要涉及光能、电子和离子的转移。
这种技术通过使用光电极（通常是半导体材料）与电解液接触，利用光的照射产生光生电子和空穴，这些电子和空穴在电场的作用下分离并参与氧化还原反应。
光电催化有广阔的应用前景，尤其是在太阳能转化和废水处理领域。
例如，通过使用光电催化技术，可以有效地将太阳光分解水产生氢气和氧气。
在光催化过程中，半导体光催化剂的能带结构起着重要作用，它由填满电子的低能价带和空的高能导带构成，价带和导带之间存在禁带。
当能量大于等于禁带宽度的光照射时，价带上的电子激发跃迁至导带，价带上产生相应的空穴。
这些空穴和电子在电场作用下分离并迁移到粒子表面，产生空穴-电子对。
光电催化的反应过程包括电子和空穴在光催化剂的体内复合、电子和空穴在光催化的表面复合、迁移到光催化剂表面的电子与表面吸附的电子受体反应（即还原过程）、迁移到光催化剂表面的空穴与表面吸附的电子给体反应（即氧化过程）。
其中体相复合和表面复合不利于光催化反应，而还原过程和氧化过程有利于光催化反应。
光电催化的一个重要应用是处理水中的药物和个人护理品。
这种技术通过将光催化法与电化学法相结合，通过在光照下对半导体光阳极施加偏置电压，外加电场有效地抑制了光生电子空穴对的复合，提高了半导体光催化剂的光催化活性。
此外，光电催化在木质素的价值化利用中也发挥了重要作用。
木质素解聚是木质素化学解聚的过程，具有反应速度快、化学结构断裂模式清晰等优点。
尤其在光-电催化过程中，可以在温和条件下产生光/电子，并直接作用于反应底物的特定化学键并使其断裂，或将反应物转化为特定的自由基中间体，促进底物的连续转化。
总的来说，光电催化是一种具有广泛应用前景的技术，其核心在于利用光电极实现光能与化学能的转换。
它涉及到复杂的物理、化学和电学过程，需要进一步的研究和开发以实现更高效和可持续的应用。
关于光催化氧化技术的综述研究
关于光催化氧化技术的综述研究光催化氧化技术是一种利用光能将氧化还原反应进行催化的技术，近年来得到了广泛的关注和研究。
光催化氧化技术具有高效、环保、可持续等优点，在环境保护、能源开发、化工、材料等领域有着重要的应用价值。
本文将就光催化氧化技术的原理、材料、反应机理、应用等方面进行综述研究。
一、光催化氧化技术的原理光催化氧化技术是利用光能引发氧化还原反应，从而实现物质转化的一种技术。
其原理主要包括光照、光催化剂和反应物三个方面。
首先是在光照的作用下，光能激发催化剂上的电子，从而形成活性中心；其次是活性中心与反应物发生作用，引发氧化还原反应；最后是由于光照的存在，反应速率得到显著提高。
这一过程是一个非常复杂的过程，需要光能、催化剂和反应物之间的协同作用才能实现。
二、光催化氧化技术的核心材料光催化氧化技术的核心是光催化剂，它决定了光催化氧化技术的效率和稳定性。
常见的光催化剂包括二氧化钛、氧化铟、氧化锌、二氧化硅、氧化铁等。
二氧化钛是应用最为广泛的光催化剂，其优点是光催化活性高、光稳定性好、价格低廉等。
除了光催化剂外，载体材料也是影响光催化氧化技术效果的重要因素，常见的载体材料包括活性炭、二氧化硅、氧化铝等。
这些载体材料具有比较高的比表面积和孔隙结构，能够提高光催化剂的分散度和利用率，从而进一步提高光催化氧化技术的效率和稳定性。
三、光催化氧化技术的反应机理光催化氧化技术的反应机理是研究光催化氧化技术过程中最为复杂和困难的部分。
目前关于光催化氧化技术反应机理的研究主要分为两种类型：一种是基于单一光催化剂的反应机理研究，另一种是基于多组分光催化体系的反应机理研究。
前者主要研究光催化剂在光照条件下的电子转移、活性中心的形成与分解等过程，后者则要考虑到不同组分在光照条件下的相互作用。
不管是哪种类型的研究，都需要运用表面物理化学、光物理学、电化学等多学科的知识来解析光催化氧化技术的反应机理。
反应机理的深入研究可以为改进或设计新的光催化剂提供理论指导。
二氧化钛光催化原理
TiO?光催化氧化机理TiO?属于一种n型半导体材料，它的禁带宽度为3.2ev （锐钛矿），当它受到波长小于或等于387.5nm的光（紫外光）照射时，价带的电子就会获得光子的能量而越前至导带，形成光生电子（&）；而价带中则相应地形成光生空穴（h+），如图1-1所示。
图IT Ti爲光电效应示意图Fi 此L-L Schematic diagram of phnto&lectric transfer effect on TiQ如果把分散在溶液中的每一颗TiO?粒子近似看成是小型短路的光电化学电池，则光电效应应产生的光生电子和空穴在电场的作用下分别迁移到TiO?表面不同的位置。
TiO?表面的光生电子e-易被水中溶解氧等氧化性物质所捕获，而空穴八则可氧化吸附于TiO?表面的有机物或先把吸附在TiO?表面的OHff 口9分子氧化成-0H1由基，• OH 自由基的氧化能力是水体中存在的氧化剂中最强的，能氧化水中绝大部分的有机物及无机污染物，将其矿化为无机小分子、反应过程如下：反应过程如下：CO和HO等无害物质。
+・1. . . 1. ■(3)h+eG热能h++OH-TOH⑸+ h + H 2O TOH + H +(6) e- +0 2T O2(7)O2+H+ THO2 ・⑻2H2OTO2+H 2O20)H2O2 +02 TOH + H +02(10)OH + dye T ・ T CO2 + H 2O(11)H+ dye T •—> C02 + H20(12)由机理反应可知,TiO?光催化降解有机物，实质上是一种自由基反应TiO 2光催化氧化的影响因素1 试剂的制备方法常用TiO 2光催化剂制备方法有溶胶一凝胶法、沉淀法、水解法等。
不同方法制得的TiO 2粉末的粒径不同，其光催化效果也不同。
同时在制备过程中有无复合，有无掺杂等对光降解也有影响。
TiO 2的制备方法在许多文献上都有详细的报道，这里就不再赘述。
光催化
摘要光催化氧化技术是一种新型的高级氧化技术,本文系统介绍了光催化剂的制备方法,探讨了各种因素对光催化反应的影响,综述了光催化技术在环境保护卫生保健自洁玻璃,特别是在光催化功能型涂料等方面的应用 ,提出了光催化技术的发展方向和值得注意的问题。
关键词:光催化 ; 二氧化钛 ; 制备 ; 环境保护 ; 光催化涂料引言1972年Fujishima和Hongda在《Nature》上发表了关于在TiO电极上光解2水的论文，这是多相光催化研究开始的标志之一。
此后人们从各个领域对TiO光2催化行为进行深入的研究，探讨其光催化原理,并致力于提高光催化效率。
1976年Carey[1]等在光催化降解水中污染物方面进行了开拓性的工作，显示出光催化技术在环保领域的应用前景。
虽然光催化的原理并不十分清楚，但是利用光催化反应的研究非常活跃，目前光催化去除和降解污染物成为其中最活跃的一个研究方向，并开发了一系列光催化产品。
1. 光催化剂的制备方法1 . 1光催化剂的类型常见的单一化合物光催化剂多为金属氧化物或硫化物,如TiO2、ZnO、ZnS、CdS及PbS等,它们对特定反应具有突出优点。
如CdS半导体带隙能较小,与太阳光谱中的近紫外光段有较好的匹配性能,因此可以很好地利用自然光能,但它容易发生光腐蚀,使用寿命有限相对而言, TiO2 的综合性能较好,是研究中采用最广泛的单一化合物光催化剂。
当两种或两种以上半导体材料复合时,催化活性可能会显著改观。
研究采用的此类复合光催化剂还有WO3 /Ti O2、MoO3 /Ti O2、SiO2 /TiO2与ZrO2 /TiO2等。
Choi等[ 2 ]广泛研究了各种金属离子掺入量子尺寸的Ti O2后对催化活性的影响,发现掺入少量的Fe (Ⅲ)、Mo (Ⅴ)、Re (Ⅴ)或Os (Ⅲ)时对氯代烷烃的光催化降解能力明显增强。
1 . 2纳米TiO2的制备方法TiO2光催化剂的制备方法很多,德国Degussa公司发明的气相合成法,采用气相氢氧焰水解法(Aer osil法)制备纳米级TiO2 ,并被应用于工业生产中,该法具有原料易得,可挥发,易水解,易提纯,产品无需粉碎,物质的浓度小,生成的粒子凝聚少,气相产物的表面整洁、纯度高,易控制粒径得到不同比表面积或不同晶型的系列产品等优点。
光催化氧化法简介
光催化氧化法简介光催化氧化法是近20年才出现的水处理技术，在足够的反应时间内通常可以将有机物完全矿化为CO2和H2O 等简单无机物,避免了二次污染,简单高效而有发展前途.所谓光催化反应，就是在光的作用下进行的化学反应.光化学反应需要分子吸收特定波长的电磁辐射，受激产生分子激发态,然后会发生化学反应生成新的物质，或者变成引发热反应的中间化学产物。
光化学反应的活化能来源于光子的能量，在太阳能的利用中光电转化以及光化学转化一直是十分活跃的研究领域。
由于以二氧化钛粉末为催化剂的光催化氧化法存在催化剂分离回收的问题，影响了该技术在实际中的应用，因此将催化剂固定在某些载体上以避免或更容易使其分离回收的技术引起了国内外学者的广泛兴趣。
在我国工业废水中，印染废水因其有机物含量高、色度深、水质复杂、排放量大而成为难处理的工业废水之一。
印染废水中含有大量卤化物、硝基物、氨基物、苯胺、酚类及各种染料等有机物，主要来自纤维、纺织浆料和印染加工所使用的染料、化学药剂、表面活性剂和各类整理剂。
其COD浓度达数千至数万mg/L,色度也高达数千至数万倍,可生化性差，很多废水还含有高浓度无机盐：如氯化钠、硫化物等,严重污染水环境。
国内处理染料废水普遍以生物法为主，同时辅以化学法，但脱色及COD去除效果差,出水难以稳定达到国家规定的排放标准。
光催化氧化法是近年来水处理研究的热点之一，实验证明，此方法对印染废水有较好的处理效果.当进水COD Cr为1300 mg/L左右,色度为800倍时,经本法处理的废水,出水COD Cr达188 mg/L，色度为0～10倍，COD Cr 去除率达92％,脱色率几近100%.主要水质指标达到了GB8978—1996《污水综合排放标准》中染料工业的二级标准.本法可取代常规的生物法，适合中小型印染厂的废水处理。
光催化氧化法原理光降解通常是指有机物在光的作用下，逐步氧化成低分子中间产物最终生成CO2、H2O及其他的离子如NO3—、PO43—、Cl-等。
光电催化
光电催化在气体污染物处理中的应用
二氧化钛半导体是一种得到广泛应用的光催化材料， 由于高效、无二次污染等优良特性，利用其进行催化 氧化降解空气中有机污染物的多相光催化过程已日益 受到人们重视.但是，光催化中光生空穴一电子对的 简单复合将造成降解效率低，成为制约光催化应用的 关键.潘湛昌等提出用光电催化氧化降解气相有机污 染物以降低光生空穴与电子的复合率。 以环己烷为目标污染物，采用活性碳/石墨和泡沫镍 作TiO2的载体，形成微孔电极，用高聚物固体电解质 Nafion分隔阴、阳两极，组成新型气相光电催化氧化 反应系统。利用外加电压的作用，有效地解决了TiO2 半导体光生电荷简单复合的问题。
光电催化处理污染物研究 进展
姓名：周光红 学号：20818095
主要内容：
光电催化的原理 光电催化的影响因素 光电催化的应用 存在的问题 光电催化处理污染物的展望
光电催化原理
光催化的原理 必要条件:
光——吸收光或紫外光 催化剂 ——TiO2以其活性高、化学稳定性好、低 廉无毒、持续性长、反应条件温和、降解速度快、 催化效率高及具有超亲水性等特点倍受人们青睐， 成为当前最有应用 潜力的一种光催化剂，在半导2光电催化在环境保护方面的应用
光电催化是在开发利用太阳能的光电化学电池的 过程中迅速发展起来的。 1972年,A. Fujishima和K.Honda在n型半导体TiO2 电极上发现了水的光电催化分解作用,从此开始了 多相催化研究的新纪元。光电催化的前期研究大 多限于太阳能的转换和储存(光解水制氢)。 20世纪80年代以来,TiO2多相光催化在环境保护领 域内对水和气相有机、无机污染物的去除方面取 得了较大进展。 长期的研究表明,光催化方法能将多种有机污染物 彻底矿化去除,为各种有机污染物和还原性的无机 污染物,特别是生物难降解的有毒有害物质的去除, 提供了一种被认为是极具前途的环境污染深度净 化技术。
光催化氧化技术进展
3.TiO2光催氧化基本原理
半导体光催化作用机理以能带理论为基础.TiO2光催 氧化基本原理可以通过以下几个过程进行解释.
〔1〕带间跃迁：当能量大于或等于TiO2禁带宽度即 波长小于378.5nm的光照射TiO2时,其价带上的电 子受光激发跃迁到导带,称为间带跃迁.
〔2〕电子-空穴对<e--h+>的产生：被激发的电子从 价带进入导带后,在导带上产生带负电的高活性光 生电子<e->,在价带上留下带正电荷的空穴<h+>, 即生成电子-空穴对.电子和空穴在电场力和扩散 的作用下迁移到TiO2粒子表面,如果粒子表面已经 存在被吸附的有机物或无机物,则更容易发生氧化 还原反应.
• 作为新型的高级氧化技术,光催化氧化法已成为环 境治理的前沿领域和研究热点,利用光催化氧化有 望实现有机物的深度矿化.现阶段实现工业化的主 要困难是催化剂的光催化效率低,氧化剂难于分离, 不能充分利用太阳能,合适载体的选择以及光催化 反应器不适合工业生产等一系列问题.不过随着这 些问题的逐步解决,光催化氧化技术在水处理领域 将会有良好的市场前景和社会经济效益.
• TiO2+hv→TiO2+e-+h+
• h++e-→复合+能量<hv'<hv或热能>
光电催化氧化还原反应机理研究
光电催化氧化还原反应机理研究在环境治理和能源产业中，光电催化已经成为一种重要的技术手段。
它可以通过光催化氧化还原反应来处理废水、废气等污染物，并利用光能来实现能源转换。
但是，要想深入了解光电催化反应，探索其机理，需要结合化学、物理等学科，开展一系列研究。
一、光电催化基本原理光电催化是将光能与催化剂相结合，利用光促进催化剂催化反应。
在光电催化反应中，光能激发电子从催化剂中被激发出来，形成高能物种。
这些高能物种可以在催化剂表面上与反应物相互作用，启动氧化还原反应。
光电催化反应需要三个组成部分：光源、催化剂和反应物。
其中，光源可以是日光或人工光源，催化剂可以是半导体材料、贵金属、金属氧化物等，反应物可以是氧、水等氧化物，也可以是亚硝酸盐、硝酸盐等还原物。
光电催化反应的关键在于催化剂的选择和调节，以及反应机理的研究。
二、光电催化催化剂类型和机理目前，常见的光电催化催化剂主要有半导体、贵金属、金属氧化物等。
不同种类的催化剂在光电催化反应中发挥的作用也不同。
半导体光催化剂是最常用的光电催化剂之一。
它的基本工作机制是：光能被吸收后，激发了半导体内部的电荷对，形成电子-空穴对。
这些电荷对可以从导带跃迁到价带，并继续通过价带上的反应物产生氧化还原反应。
贵金属光催化剂是指各种贵重金属如铑、铑、铂等，因为这些金属的光催化活性很高，所以在半导体催化剂无法催化汽车尾气净化、药物合成等反应时，可以用贵金属光催化剂代替。
其机理是：贵金属将光激活后，生成电荷对，然后将电荷对转移到反应物上，产生氧化还原反应。
金属氧化物光催化剂包括二氧化钛、氧化铁、氧化锌等，这些催化剂的光催化机制是：外部光源激发氧化物中的电子，形成电荷对，电荷对在催化剂表面上产生反应，并引起氧化还原反应。
三、光电催化反应的应用光电催化反应在日常生活中有非常广泛的应用，常用于污水处理、大气净化、有机物降解、人工光合作用等领域。
例如，用光电催化氧化还原反应来处理大气中的有害气体、VOCs、尾气等。
水的深度处理——光催化氧化技术
光催化氧化技术在水处理领域应用进展及存在问题摘要:光催化氧化技术是近几十年来发展起来的一项深度氧化(AOP)污染治理新技术，因其具有降解彻底、无二次污染等优点而倍受人们的瞩目。
本文介绍了光催化氧化的机理，阐述了光催化氧化技术在降解水中有机污染物、无机污染物及饮用水净化和垃圾渗滤液处理中的研究进展，对光催化氧化技术的研究前景进行了展望，并对其目前存在的问题进行了简单的阐述。
关键词: 二氧化钛TiO2,光催化氧化,水处理,研究进展,存在问题光催化氧化技术是一种新兴的水处理技术。
1972 年，Fujishima和Honda报道了在光电池中光辐射TiO可持续发生水的氧化还原反应，标志着光催化氧化水2处理时代的开始。
1976 年,Carey 等在光催化降解水中污染物方面进行了开拓性的工作。
此后，光催化氧化技术得到迅速发展。
光催化技术具有反应条件温和、能耗低、操作简便、能矿化绝大多数有机物、可减少二次污染及可以用太阳光作为反应光源等突出优点，在难降解有机物、水体微污染等处理中具有其他传统水处理工艺所无法比拟的优势，是一种极具发展前途的水处理技术，对太阳能的利用和环境保护有着重大意义。
一、光催化降解水中污染物的作用原理光催化降解技术中，通常是以TiO2 等半导体材料为催化剂。
这些半导体粒子的能带结构一般由填满电子的价带和空的高能导带构成，价带和导带之间存在禁带，当用能量等于或大于禁带宽度的光照射到半导体时，价带上的电( e-) 被激发跃迁到导带形成光生电子( e- )，在价带上产生空穴( h+ )，并在电场作用下分别迁移到粒子表面。
光生电子( e-) 易被水中溶解氧等氧化性物质所捕获，而空穴因具有极强的获取电子的能力而具有很强的氧化能力，可将其表面吸附的O 分子氧化成·OH 自由基，·OH 自由基几乎无选择地将水中有机物或OH-及H2有机物氧化，其反应机理如下:TiO2+hv→h++e- h++e-→E H2O→H++OH- h++OH-→·OH h++H2O+O2-→·OH+H++·O2- h++H2O→·OH+H+ e-+O2→O2-·O2-+H+→HO2· 2HO2·→O2+H2O2 H2O2+·O2-→·OH+OH-+O2 H2O2+hv→2·OH Organ+·OH+O2→CO2+H2O+其他产物 M n++ne-→M 由上述反应可见, TiO2 光催化氧化降解有机物实质上是一种自由基反应。
光电催化技术在杀菌剂生产中的应用研究探索
光电催化技术在杀菌剂生产中的应用研究探索光电催化技术是一种将光能和电化学催化相结合的新兴技术，可以在光照的条件下将电子和空穴进行有效分离，从而促进化学反应的进行。
在近年来的研究中，光电催化技术在杀菌剂的生产中展现出了巨大的应用潜力。
本文将探讨光电催化技术在杀菌剂生产中的应用研究。
首先，光电催化技术已经被证明可以高效地杀灭细菌和病毒。
传统的杀菌剂主要是基于化学物质的，常常需要较高的浓度才能达到杀菌的效果。
而光电催化技术通过利用光能激发催化剂表面的电子，加速催化剂与空气中的水和氧的反应，产生具有杀菌活性的自由基或氧化剂。
这些自由基和氧化剂可以高效地杀灭细菌和病毒，同时它们具有较强的选择性，只对目标生物进行作用，不影响人体细胞，因此可以作为安全高效的杀菌剂。
其次，光电催化技术还可以提高杀菌剂的稳定性和持久性。
传统的杀菌剂往往容易受到环境的影响，如温度、湿度等，导致其杀菌活性的下降。
而光电催化技术中的催化剂是以纳米粒子形式存在，具有高度的稳定性，不易受到环境的影响。
同时，催化剂可以进行循环使用，反应完成后可以通过光照将其重新激活，提高了杀菌剂的持久性。
此外，光电催化技术还可以实现可持续的杀菌剂生产。
传统的杀菌剂往往依赖于化学合成，需要大量的原料和能源消耗。
而光电催化技术是一种绿色环保的制备方法，只需要光能作为能源，而催化剂可以是可再生的材料，如二氧化钛。
这种可持续的生产方式不仅能够降低对资源的消耗，还能减少对环境的污染，具有较大的应用前景。
然而，光电催化技术在杀菌剂生产中仍面临一些挑战。
首先，现有的光电催化剂在光敏活性和稳定性方面还存在一定的限制，需要进一步优化催化剂的结构和性能。
其次，光电催化技术在大规模应用上仍需解决成本问题，降低制备材料的成本，提高光电催化技术的经济性。
最后，光电催化技术在杀菌剂的具体应用上还需要进一步研究和实践，包括不同细菌和病毒的抑制效果、光电催化杀菌剂的安全性评估等。
综上所述，光电催化技术作为一种新兴的杀菌剂生产技术，具有高效、稳定和可持续的优势。
光催化氧化
光催化反应器
(按结构划分)
平板型反应器 浅池型反应器 管式反应器 环型反应器(或圆筒型反应器)
3.2 悬浮式光催化反应器
一、降膜式反应器
悬浮式反应器
将催化剂直接加入待处理的废水中, 通过搅拌,使之分散均匀.
液膜 紫外灯
套管
废液呈膜状由上向下 流动,处理效果好;
膜厚度难以控制和不 易利用自然光
光催化反应器
按催化剂 存在形式
悬浮型
负载型
(固定型)
固定床型 流化床型
非填充式(反应速率低于悬浮型 )
填充式(反应速率高于悬浮型)
液固相流化床 气固相流化床 气液固三相流化床
悬浮型反应器 结构简单, 可保持催化剂固有活性; 催化剂无法连续使用, 后
期分离回收困难, 为分批处理型; 悬浮粒子对光线的吸收阻挡影响了光照深度
七、外场耦合
采用热场、电场、微波场、超声波场及磁场等与TiO2光催化氧化过程进 行耦合，以提高反应效率； 光电催化氧化技术 通过外加阳极使光激发产生的电子通过外电路流向阴 极，减少光生电子与空穴的复合几率，提高量子效率。
ClO2
2.4 影响TiO2光催化氧化有机物的因素
一、光源和光强
用于激发的光子能量必须大于半导体的禁带宽度。
2.3 提高半导体光催化量子效率的方法
五、掺杂
过渡金属离子掺杂
一般认为过渡金属离子掺杂可在TiO2表面引入缺陷位置或改变结晶度， 从而影响电子和空穴的复合。
• 当产生陷阱俘获电子或空穴时，可阻止电子和空穴的复合； • 也有可能成为电子和空穴的复合中心而加快其复合； • 掺杂可使复合禁带宽度变窄，使吸收带延伸至可见光区。
3.3 固定床光催化反应器
光催化与光电催化第三章
在光催化反应中，
过渡金属离子
离子掺杂修饰TiO2
稀土金属离子 无机官能团离子以及其他离子
其中以金属离子掺杂为主
金属离子掺杂在光催化反应的作用特点与效果
吸
电
表
粒
光
荷
面
径
性
扩
反
和
能
散
应
晶
型
离子 掺杂
小离子 Li 大离子 稀土元素
稀土间隙红移：
在有催化剂参与的反应体系中， 光催化剂失活都 是一个非常普遍的现象。
因此，Ag沉积改性制备高活性Ag/TiO2将是未来提高 TiO2活性的重要方向之一。
复合半导体
半导体复合本质上是另一种粒子对TiO2的修饰。
复合方式
复合半导体容易地调节半导体的带隙和光谱吸收范 围；半导体微粒的光吸收为带边型，有利于太阳光的有 效采集；通过粒子的表面改性可增加其光稳定性。
由图中可以看出，在大于387nm的光子辐射下，激发能 虽不足以激发复合光催化剂中的，但却可以激发CdS，使其 发生电子跃迁。光激发产生的空穴留在CdS的价带，电子则 跃迁到TiO2的导带上。这种电子从CdS 向TiO2的迁移不仅 大大扩宽了TiO2的光谱响应范围，而且有效地减少了光生 电子 空穴的复合概率，提高了光催化剂的量子效率。
第一、量子效率偏低，单纯TiO2光催化剂的光生电子-空穴 对的再复合率高，光催化性能不突出。
第二、反应机制缺乏必要验证手段。 第三、TiO2选择吸附性能差， 极大地降低了光催化反应的
速率和选择性。 第四、光谱响应范围窄，对太阳能的有效利用率低。 第五、光催化剂粉末的分散问题。
第七、高浓度废水透光率。 第八、有机污染物降解中间产物的复杂性。 第九、工业化成本较高。
光电耦合催化氧化反应器工作原理
光电耦合催化氧化反应器工作原理
光电耦合催化氧化反应器的工作原理主要基于光电效应和催化氧化反应的结合。
这种反应器通常由光阳极、光阴极和合适的电解质组成。
在反应过程中，光阳极和光阴极之间施加电场，同时光阳极受到光照。
当光阳极受到光照时，光子能量高于其禁带宽度的部分将被吸收，导致电子从价带跃迁到导带，形成光生电子。
这些光生电子随后在电场的作用下向光阴极移动，与反应器中的电解质发生反应，产生具有强氧化性的自由基。
在光电耦合催化氧化反应器的应用中，光阳极通常采用具有较大禁带宽度的半导体材料制成，如TiO2、ZnO等。
这些材料在紫外光的照射下能够产生大量的光生电子。
同时，光阴极采用具有高电催化活性的材料，如Pt、Au等，以促进电子的还原反应。
在光电耦合催化氧化反应器中，通过精确控制电场、光照强度、反应温度等参数，可以实现高效、环保的污染物处理。
例如，这种反应器可以用于处理工业废水、医疗废水等含有有害有机污染物的废水，通过催化氧化反应将有机污染物转化为无害或低毒性的物质，从而达到净化水质的目的。
以上信息仅供参考，如有需要建议查阅相关文献或咨询专业人士。
光电化学催化技术在能源转化中的应用
光电化学催化技术在能源转化中的应用能源问题一直都是全球面临的重要挑战之一。
传统化石燃料的快速消耗以及对环境的不可逆影响，使得人们亟需一种可持续发展的能源转化技术。
光电化学催化技术应运而生，为能源转化领域带来了新的希望。
在本文中，我们将探讨光电化学催化技术的原理及其在能源转化中的应用。
1. 光电化学催化技术的原理光电化学催化技术是利用光电化学效应实现能源转化的一种方法。
光电化学效应是指光照射到材料表面时，光子的能量被吸收并转化为电子-空穴对。
这些电子-空穴对然后参与到催化反应中，通过转移电子实现能源的转化和储存。
光电化学催化技术的关键在于催化剂的选择和设计。
催化剂通常由光敏剂和催化中心组成。
光敏剂能够吸收特定波长的光并产生电子-空穴对，而催化中心则能够接受这些电子-空穴对，促进化学反应的进行。
通过控制催化剂的成分和结构，可以实现选择性及高效的能源转化过程。
2. 光电化学催化技术在水分解中的应用水分解是一种重要的能源转化过程，可以将水分解为氢气和氧气。
由于氢气是一种清洁、高效的能源储存介质，水分解技术具有巨大的应用潜力。
光电化学催化技术可以通过光敏剂的选择和设计，将太阳能转化为化学能，并实现高效水分解。
一种典型的光电化学催化技术应用于水分解的系统是光电极催化剂。
该光电极催化剂通常由半导体材料和催化剂组成。
半导体材料能够吸收太阳能，并产生电子-空穴对，而催化剂则能够将电子-空穴对转化为氢气和氧气。
通过调整光敏剂和催化剂的结构，可以提高光电化学催化技术在水分解中的效率和稳定性。
3. 光电化学催化技术在二氧化碳还原中的应用二氧化碳的排放是全球面临的一大环境问题，如何高效地利用二氧化碳并将其转化为有用的化学品是当前的研究热点。
光电化学催化技术提供了一种可行的途径，可以将太阳能转化为化学能，并实现二氧化碳的还原。
在二氧化碳还原反应中，选择合适的光敏剂和催化剂是关键。
光敏剂应能够吸收太阳能，并产生电子-空穴对，而催化剂则能够将这些电子-空穴对转化为有机物或其他有用的化学品。
光电催化氧化产品的优点及结合使用
光电催化氧化产品的优点及结合使用高级氧化技术在农业生产、农药方面的提高作物产量，减少病虫害起着非常重要的作用。
中国是一个农药生产的国家，自2001年以来，农药生产不低于每年5%的增长。
年度国家农药生产废水排放数亿吨，不到10%。
光电催化氧化技术由于高浓度的有机物、农药废水污染物成分复杂，难以生物降解，毒性，对环境造成极大危害。
目前农药废水主要处理方法有物理法(吸附、吹脱、重力分离等)和生化法(好氧生物处理、厌氧生物处理)和化学法。
物理法并没有彻底去除污染物，只是改变了污染物存在形态和方式;生化法在我国应用起步很早，20世纪80年代就有学者采用微生物降解有机磷农药，但生化法仍存在处理时间长、效率低的问题，限制了生化法的进一步发展。
化学法中的高级氧化法能够产生具强氧化性的羟自由基，将有机污染物最终氧化成二氧化碳、水和矿物盐，具有处理时间短、无选择性的优点，近年来发展迅速。
1光催化氧化法在光辐射作用下发生的化学氧化反应可称为光催化氧化。
光化学反应需要利用各种人造光源或自然光。
催化剂是光催化反应中至关重要的物质。
，结果表明，经生化处理后甲胺磷农药废水COD的去除率达到85.64%，达到国家《污水综合排放标准》中的一级标准，而有机磷的去除率可达到100%，显示出光催化氧化反应的良好处理能力。
虽然光催化降解农药废水具有降解时间短、效率高等优点，但也存在光源利用率较低的缺点。
将光催化氧化技术与其它高级氧化技术联合使用，可以提高处理效率，强化氧化能力，近年来受到研究者的重视。
2Fenton氧化法酸性环境下，Fenton试剂可产生高活性的·OH，其高达2.8V的氧化电位，可以与有机物发生亲电加成、去氢反应、取代反应和电子转移反应，从而降解有机污染物。
3臭氧(O3)氧化法臭氧(O3)是一种强氧化性气体，可以将有毒、难生物降解有机物环状分子或长链分子的部分断裂，从而使大分子物质变成小分子物质，生成了易于生化降解的物质，消除或减弱它们的毒性，提高了废水的可生化性。
光电催化氧化
光电催化氧化是一种结合光电化学和催化氧化技术的先进处理方法，它在环境保护、能源转换和有机合成等领域具有广泛的应用前景。
该技术利用光能和催化剂的共同作用，将有机污染物或特定分子在温和条件下转化为无害或更有价值的物质。
光电催化氧化的核心在于光电极和催化剂的协同作用。
在反应过程中，光电极受到光照激发，产生光生电子和空穴。
这些光生载流子随后被催化剂捕获，并促进氧化还原反应的进行。
与传统的催化氧化方法相比，光电催化氧化利用光能作为驱动力，可以显著提高催化反应的效率和选择性。
光电催化氧化技术在处理有机废水方面表现出独特的优势。
通过选择合适的催化剂和光电极材料，可以有效地降解各种有机污染物，如染料、酚类、农药等。
在降解过程中，有机物被逐步氧化为二氧化碳和水等无害物质，实现了废水的净化。
此外，光电催化氧化还可用于能源转换领域，如光电化学电池和太阳能电池。
在这些应用中，光电催化氧化技术能够将太阳能转化为化学能或电能，提高能源利用效率并减少环境污染。
在有机合成方面，光电催化氧化技术为合成复杂有机分子提供了新的途径。
通过精确控制反应条件和催化剂的选择，可以实现高效、环保的有机合成过程。
然而，光电催化氧化技术仍面临一些挑战，如催化剂的稳定性、光电极的光吸收效率以及反应机理的深入研究等。
未来，随着科学技术的不断进步，相信光电催化氧化技术将在更多领域发挥重要作用，为可持续发展做出贡献。
总之，光电催化氧化是一种具有广阔应用前景的先进技术。
通过结合光电化学和催化氧化技术，它在环境保护、能源转换和有机合成等领域展现出独特的优势。
随着研究的深入和技术的不断完善，光电催化氧化有望为人类社会带来更多的福祉。
光电催化原理
光电催化原理随着科技的发展，环境污染越来越严重，污染物的排放对生态环境造成严重的危害。
为了解决环境污染问题，人们借助科学技术开发出了光电催化技术，它利用光和电的能量来催化氧化，用来清除污染物，减少污染对环境的影响。
一、光电催化原理光电催化技术是一种新兴的污染物处理技术，它是利用光和电的能量来催化氧化，用来清除污染物，减少污染对环境的影响。
光电催化技术利用可见光和紫外线来激活催化剂，将有机污染物转变为无害的物质，如水和二氧化碳。
从原理上讲，光电催化技术是利用催化剂的光电化学作用来分解有机污染物的技术。
当可见光或紫外光照射催化剂时，催化剂中键合的电子将被激活，从而产生电子-空穴对，这些电子-空穴对具有极强的氧化还原能力，可以将有机污染物分解成水和二氧化碳等无害物质。
二、光电催化技术的优势光电催化技术具有许多优势，主要有以下几点：（1）它的催化反应是光化学反应，没有产生化学污染物，不需要使用化学催化剂，也不会产生二次污染。
（2）它的催化剂是催化剂材料的表面，这些催化剂材料的制备技术成熟，可以很容易地制备。
（3）它可以有效地处理有机污染物，可以很容易地降解有机污染物，这是其他污染处理技术难以做到的。
（4）光电催化反应可以在低温、低压和无水条件下进行，且反应速率很快，可以满足现实应用中要求的处理速度。
三、光电催化技术的应用光电催化技术已经广泛应用于工业污染控制、水处理和空气净化等领域，它可以有效地净化污染物，降低污染对环境的影响。
（1）工业污染控制：光电催化技术可以有效地处理工业废气排放的有机污染物，如甲醛、氨气等，可以降低工业废气排放对环境的影响。
（2）水处理：光电催化技术可以有效地处理污水中的有机污染物，如苯、氰化物等，可以改善水质，减少对生态环境的污染。
（3）空气净化：光电催化技术可以有效地处理空气中的有机污染物，如苯、氮氧化物等，可以改善空气质量，减少对环境的污染。
四、结论光电催化技术是一种新兴的污染物处理技术，它利用可见光和紫外线来激活催化剂，将有机污染物转变为无害的物质，如水和二氧化碳，具有无污染、处理速度快等优势。
光电催化产双氧水
光电催化产双氧水光电催化是利用光激发电子，使得光催化剂（如半导体等）与水和空气中氧气发生反应，从而可产生有机物的分解和氧化等反应，其中的一个重要应用便是光电催化产生双氧水。
双氧水是一种氧化剂，具有强氧化能力，在医疗、环保和工业生产等领域有广泛应用。
本文将介绍光电催化产双氧水的原理、应用以及存在的问题和前景。
光电催化产双氧水是利用半导体表面的光催化剂（如钛酸盐、氧化锌、氧化锡等）吸收太阳光，并将其转化成电子和空穴对。
在水的存在下，电子和空穴对会参与水的还原和氧化反应，从而在溶液中形成氧和氢离子。
通过这一过程，可以产生双氧水：2H2O + O2 + 2e- → 2H+ + 2OH- + H2O2我们可以将此方程式简化为：这一方程描述了光电催化产生双氧水的反应过程。
双氧水是一种强氧化剂，可以氧化有机物和杀死细菌等。
因此，光电催化产双氧水有着广泛的应用前景。
1、医疗双氧水可以用于医疗消毒。
在口腔、外皮伤、手术等情况下，我们可以用双氧水消毒。
此外，双氧水还可以用于治疗多种疾病，如消化性溃疡、口腔黏膜炎等。
2、环保双氧水可以用作废水处理的氧化剂。
在水处理中，双氧水可以氧化水中的污染物，使得废水变得清洁无害。
通过光电催化的方式，我们可以在水中产生双氧水，并用其来净化废水。
3、工业生产双氧水也是一个重要的工业氧化剂，常常用于漂白、氧化、还原等工业过程中。
通过光电催化产生双氧水，我们可以降低工业过程中的能源消耗和环境污染。
1、半导体的稳定性光电催化产双氧水的过程中，半导体的表面容易受到水中的离子和酸碱等环境的影响，从而导致半导体表面的稳定性下降。
如果半导体表面的稳定性得不到改善，就会严重影响光电催化的效率。
2、光催化剂的禁带宽度禁带宽度是光电催化剂的一个重要参数，它决定了光电催化剂能否吸收到太阳光。
如果禁带宽度太窄，就会导致光电催化效率低下。
3、催化剂的选择在光电催化产生双氧水的过程中，催化剂的选择非常关键。
不同的催化剂对光电催化的效率影响很大，而且难以通用。
光氧化催化
光氧化催化光氧化催化是一种重要的化学过程，利用光能和氧气来促使化学反应发生。
它在环境保护、能源转化和有机合成等领域具有广泛的应用。
本文将详细介绍光氧化催化的原理、应用和前景。
一、光氧化催化的原理光氧化催化是一种利用光能和氧气来引发化学反应的方法。
在光氧化催化过程中，光能被吸收并转化为电子激发能，使得催化剂表面产生电子-空穴对。
这些电子-空穴对可以参与氧气的激活，形成氧化活性物种，如超氧阴离子（O2·-）和羟基自由基（·OH）。
这些氧化活性物种具有高度的活性，可以与底物发生氧化反应，从而促进化学反应的进行。
光氧化催化在环境保护领域有着重要的应用。
例如，光氧化催化可以用于有机废水的处理。
通过光氧化催化，有机废水中的有害物质可以被氧化为无害的物质，从而达到净化水质的目的。
此外，光氧化催化还可以用于大气污染物的净化。
通过将光氧化催化剂固定在载体上，并暴露在阳光下，可以将大气中的有害气体转化为无害的物质，减少空气污染。
光氧化催化在能源转化领域也有广泛的应用。
例如，光氧化催化可以用于太阳能光催化水分解产氢。
通过将光氧化催化剂放置在水中，并暴露在阳光下，可以利用光能将水分解为氢气和氧气，从而实现清洁能源的转化。
此外，光氧化催化还可以用于光电化学电池的构建，将光能转化为电能。
光氧化催化还在有机化学合成中发挥着重要的作用。
通过光氧化催化，可以实现一些传统化学反应的高效转化。
例如，光氧化催化可以用于合成有机分子中的酮和醛。
通过光氧化催化，底物中的碳氢键可以被氧化为酮和醛，从而合成出目标有机分子。
三、光氧化催化的前景光氧化催化作为一种环境友好、高效能源转化和有机合成方法，具有广阔的前景。
随着环境问题的日益突出和能源转化需求的增加，光氧化催化将成为未来研究的热点之一。
研究人员可以通过设计新型的光氧化催化剂和优化反应条件，进一步提高光氧化催化的效率和选择性。
同时，将光氧化催化与其他催化方法相结合，可以实现更加复杂的化学反应，拓展光氧化催化的应用领域。
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光电催化氧化原理、反应器及其在环境污染控制中的应用钱丹福州大学环境与资源学院 030620340TiO2光电催化水处理是一种电化学辅助的光催化反应技术，通过施加外部偏压减少光生 电子和空穴的复合，从而提高其量子效率使有机污染物彻底矿化。
光激活半导体（通常使用TiO2）价带上的光生空穴，在水中产生氧化能力极强的氢氧自由基，可使水中难于降解的有机污染物完全矿化，且作用物几乎无选择性，降解过程可在常温常压下进行，加之该法毋须添加化学试剂，无二次污染，故成为当前水净化技术在国内外的研究前沿和开发热点[1-10]。
迄今为止，大量研究揭示出该过程的主要问题之一是量子效率太低。
近年来有研究者采用电化学辅助的光催化方法（或称光电催化方法）阻止光生电子和空穴发生简单复合以提高量子效率[11-19]。
实验证明：使用TiO2光电极可显著提高过程的量子效率，同时具有增加半导体表面·OH的生成效率和取消向系统内鼓入电子俘获剂O2的两大优点[20-23]。
1 光电催化氧化反应研究进展1.1 光电催化反应发展光电催化氧化在过去十五年间，主要是在企图开发一种可以利用太阳能以获得清洁能源氢的所谓光电化学电池的鼓舞下面迅速发展起来的。
光电化学效应实际上早在1839年已为E.Becquerel所发现。
1955年，W.H.Brattain和C.G.B.Garratt根据锗电极得到的试验结果指出，Becquerel效应是由于生成半导体-电解液结的关系，从而产生了利用照射置于电解槽中的半导体电极生产化学品或电能的概念，以后直至1972年，A.Fujishima和K.Honda 利用n型半导体TiO2将水在比H2O/O2队的标准氧化电位负的多的情况下生产氧获得成功之后，才引起人们的广泛注意。
这种利用半导体电极的光电化学电池被认为是将光能转变为电能和化学能的一种最有希望的发现。
在以后的年代里，为了对半导体在构成这种光电化学电池中的作用有更清楚的了解，进行了大量的理论和试验工作，并使光电催化氧化发展到用于水处理领域。
用TiO2处理水中有机物的早期研究主要是用粉末状TiO2分散水中形成悬浆，该方法有两个明显缺点：即悬浆中TiO2粒子难以分离回收，并且量子化效率低。
有学者通过均匀沉积法或溶胶凝胶法将TiO2粒子固定在玻璃、陶瓷或硅砂等载体颗粒表面，制成固定态TiO2催化剂，该方法虽然解决了TiO2难以回收的问题，但大多数研究结果表明，固定态催化剂由于反应和传质的表面积大幅度降低，导致光催化氧化的效率降低，并且量子化效率低的问题仍然没有得到解决。
在光催化反应中，光生电子-空穴的复合一直是限制光催化剂效率的主要因素，光电催化的提出为解决这一难题提供了一个可行的研究方向。
光电催化氧化是在用固定态TiO2作阳极，铂作阴极的电化学体系中，用外电路来驱动电荷，使光生电子转移到阴极，利用这种方法抑止电子、空穴的简单复合，提高光催化氧化的量子化效率。
Vinodgopal等人用TiO2/SnO2/OTE作工作电极，铂丝网作对电极，饱和甘汞电极为参比电极处理溶液中的A07，试验装置如图1所示，溶液中不停的通入氮气，并在工作电极上加上相对于参比电极+0.83V 的偏电压时，A07的浓度下降的很快，在60min内从50mg/L降至近乎为0。
而不加正向偏压时，溶液中通入O2（即通常的试验条件），在150min内只能将浓度降低10mg/L。
由此可见，利用外电压对电子、空穴的分离确实是相当有效的。
图1 光电催化原理装置图 图2 分隔式光电合成电解装置 A－TiO2光电极；C－Pt计量阴极；L－汞灯MS－电磁搅拌器；S－硅酮隔片；M－压力计；SB－盐桥符小荣等人用TiO2/Pt/glass薄膜作工作电极，Pt片作对电极，饱和甘汞电极作参比电极（SCE），加上+0.8V偏压及紫外光，对生物染色剂立春红G（C18H14N2O7S2Na2）进行了试验研究，结果表明，该燃料溶液的降解率较不加电压高出约20％。
除了使用导电玻璃作催化剂载体外，也有采用泡沫镍片或丝网状钛为原材料的。
例如，采用阳极氧化法制成网状TiO2/Ti光电极，通过光电催化氧化处理燃料Rose Bengal和若丹明B，试验结果表明，在光电催化氧化过程中，染料的降解速度较光催化氧化提高约45%。
笔者在研究中，采用以粉末状活性炭为主要载体，少量聚四氟乙烯（PTFE）为粘结剂，以金属网为支撑基体的TiO2导电光催化复合膜，纳米TiO2颗粒通过涂敷、滚压固定在膜表面。
为制备廉价而又实用的导电固定化TiO2催化剂薄膜提供了新思路。
以这种复合膜作工作电极，Pt丝作对电极，以罗丹明B染料为降解对象，研究了TiO2-活性炭光催化复合膜的光电催化活性，讨论了附加电场对光催化氧化的增强作用（反应装置见图6）。
不同外加电压条件下的光电催化测试结果如图3所示，从图中可以看出，当光催化体系中加入外加电压后，其光催化降解的速度和相同时间条件下的光催化效率较不加电压时均有较大提高。
这可以解释为阳极偏压的加入使光催化体系这被激发的光生电子通过外电路定向的流向铂阴极，将空穴转移导催化剂表面，使激发电子和空穴的复合几率下降，空穴的利用率提高。
图3 不同外加电压下的光电催化性能 图4 光电催化空白对比实验随着外加电压的逐渐增大，罗丹明B的降解速度逐渐加快，光催化效率也逐渐提高，这说明外加电场越强对电子的定向移动影响越大，使电子和空穴的复合几率变得更小。
当外加电压达到0.8V时，光电催化降解速度明显增大，与不外加电池相比，光催化降解达到90%时所需的时间从175min缩短为70min，达到最佳值。
继续增大外加电压其光催化效率没有明显的变化。
对体系单纯施加0.8V外电压，考虑无紫外光照射和有紫外光照射但使用不含催化剂的复合膜两种情况，如图4所示，罗丹明B的浓度仅有微小变化，同不加外电压的实验对比证实是由于复合膜的吸附以及单纯紫外辐射降解所造成的，亦即外加电压只起到辅助光催化反应的作用，而没有单独的电催化过程。
印度科学家对光电催化的应用研究做了进一步发展，成功的研制出一种分隔式光电合成电解装置，H+在阴极还原成H2，而受光照的TiO2薄膜阳极在短路条件下把有机污染物氧化，其光电合成电解装置如图2所示。
这种光电合成电解装置产生H2的条件是在阴极电解液和阳极电解液间形成一定的pH值差，产生0.15V以上的化学偏压，并向阴极电解液不断的通入N2，以避免溶液中有O2存在而优先结合电子，当有光照时，TiO2薄膜阳极产生电子，电子在偏压的作用下，向阴极移动，溶液中的H+得到电子还原成H2，而阳极电解液中的有机污染物被氧化。
许多研究结果都表明，与光催化氧化相比，光电催化氧化确实可以通过外加偏压，阻止光生电子和空穴之间的简单复合，从而提高光催化氧化的效率。
半导体具有能带结构，由填满电子的价带（VB）和空的导带（CB）构成，价带和导带之间存在禁带。
当用能量大于或等于禁带宽度（带隙）的光照射TiO2半导体时，价带上的电子被激发跃迁至导带而产生空穴，光生空穴具有很强的氧化能力，可夺取水分子的电子生成·OH。
而·OH 是水中存在的氧化剂中反应活性最强的，且对作用物几乎无选择性，故能使多种难于降解的水中有机污染物完全无机化，其中包括脂肪烃、芳香烃、洗涤剂、染料、农药、除草剂和腐殖质等污染物，以及水中的“三致（致癌、致畸、致突变）物”和“优先污染物”。
TiO2具有良好的化学和生物惰性，能确保水质的安全且价廉易得。
因此，自1972年,Fujishima等发现光照TiO2半导体电极具有分解水的功能[24],特别是1976 年Cary 等陆续报道了在紫外光照射下TiO2水体系可使各种难降解有机化合物降解以来[25,26],光催化作为一种水处理的方法引起了广泛的重视。
20多年来，各国的环境工作者在这一领域进行了广泛而深入的研究，TiO2光催化氧化过程已成为当今国内外水深度净化处理技术的研究热点。
1.2 纳米TiO光电催化技术研究进展2国内外纳米TiO2电催化技术治理有机废水的研究主要包括：悬浮相催化和固定床催化[12,13]。
光和催化剂是光电催化过程中的两个基本因素，主要以太阳能作为光源，电场是对催化过程的加强。
普遍流行的纳米TiO2光电催化技术属于固定床催化，结构如下[21-23]：在导电玻璃上涂覆纳米TiO2制成光透电极，用该电极作为工作电极（正电极）和铂电极、甘汞电极构成一个三电极电池，在近紫外光照射电极的情况下，外加很低的直流电压，于是将光生电子通过外电路驱赶到反向电极上去，阻止电子和空穴的复合；纳米TiO2光电催化不需要电子捕获剂，所以溶解氧和无机电解质不影响催化效率。
现按照不同的反应体系介绍如下。
1.2.1 二维纳米TiO2光电催化体系二维纳米TiO2光电催化技术通常把TiO2做成纳米膜电极，并施加10~1000mV的阳极偏压，致使光生电子更易离开催化剂表面，从而提高光催化效率。
目前国内外的研究主要以二维纳米TiO2光电催化体系为主。
Butterfield等[14]把TiO2做成纳米膜电极，发现光催化降解苯酚的效率提高了约20%，但是该膜电极容易失活。
随后,Munroe等[15]用透光的复合半导体,TiO2/SnO2膜电极，进行光电催化氧化氰化物，结果氰化物经由亚硝酸盐完全氧化生成硝酸盐，说明光电催化反应能够将有机物完全氧化矿化，有的甚至最终氧化生成水和二氧化碳等无害的有机小分子。
美国的桑基集团公司、联合技术公司、日本的住友水泥公司、平板玻璃公司等已部分应用光催化降解体系来处理废水，并取得了较好的效果[15,24,25,26,27]。
刘鸿等[26]以刮浆工艺制得了TiO2/Ni为工作电极，泡沫镍为对电极，饱和甘汞电极为参比电极的光电催化反应体系，研究了磺基水杨酸（Ssal）的光电催化降解特性，发现外加阳极偏压700mV时，Ssal能够发生有效降解，降解速率受E(的影响，降解反应的进行，阳极表面电阻出现较大的变化。
符小荣和张校刚等[27,28]应用溶胶-凝胶技术制备了TiO2/Pt/玻璃薄膜，载膜电极围工作电极，饱和甘汞电极为参比电极，在阳极偏压电场的作用下对丽春红G 染料进行了有效的降解，研究了浓度、pH、电压等光电催化反应的影响。
冷文华等[30,31]采用热氧化法制备二氧化钛膜电极，采用双槽光反应器，研究水中苯胺的光催化和光电催化降解行为，发现氧的还原反应不是控制光电催化反应的速率控制步骤，但是氧的还原和还原产物能够加快苯胺的光电催化降解速率；在阳极室鼓入氮气时，苯胺的降解速率始终随着pH 的升高而下降，而当阳极室鼓入空气时，苯胺的降解速率在pH为9时最大；此外在相同的反应条件下，苯胺在单槽的光电催化降解速率大于双槽的速率。