第6讲 光催化氧化技术
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19
光催化剂（Photocatalyst）
光催化剂 = 光 [Photo=Light] + 催化剂 [catalyst] 光催化剂是一种在光的照射下，自身不起变化，却可 以促进化学反应的物质。光催化剂是将光能转换成为 化学反应的能量，产生催化作用，使周围水分子及氧 气激发成极具氧化力的·OH及O2-。用其分解对人体和 环境有害的有机物质及部分无机物质，加速反应，不 造成资源浪费，且不形成附加污染。
25
影响TiO2光催化性能的因素
形态：颗粒状与膜状
——颗粒状的光催化剂在溶液中呈悬浮状态，在溶液中与 有机物的接触面积小，且容易发生团聚现象 ——膜状：①防止粒子的流失；②增加光催化剂整体的比 表面积；③光催化剂表面受到光照射的催化剂粒子数目增 加，提高了光的利用率；④一些载体可同光催化剂本身发 生相互作用，有利于电子-空穴对的分离；⑤利用吸附剂类 载体可增加对反应物的吸附，提高催化剂的光催化活性， 同时实现吸附剂类载体的再生；⑥用载体将光催化剂固定， 便于制成各种形状的光催化反应器。
28
粉体TiO2光催化剂的制备方法
3. 水热法
在加有聚四氟乙烯内衬的筒式高压釜中以TiCl4 、偏 钛酸或钛酸丁脂为前驱体制备。所得粉体粒度分布窄， 团聚程度低，纯度高，且制备过程污染小，成本较低。
4. 溶胶-凝胶法法 以钛醇盐或钛的无机盐为原料，经水解和缩聚得溶胶， 再进一步缩聚得凝胶，经干燥、煅烧制得。制得的粉 体纯度高，粒度细，分散好；但烧结性不好，干燥时 收缩大，易发生团聚现象。
2.7
CdS
2.4
ZnS
3.7
SrTiO3
3.4
SnO3 铁的氧化物会3发.5生阴极光腐蚀WSe3
1.2
Fe2O3
2.2
a-Fe2O3
3.1
21
TiO2光催化剂
TiO2有三种不同的晶体结构：锐钛矿（anatase）结构、 金红石（rutile）结构和板钛矿（brookite）结构。 金红石最稳定，从低温到熔点都不会发生晶相转变；锐 钛矿次之，在室温下稳定；板钛矿很少见。 具有光催化作用的主要是锐钛矿结构和金红石结构，其 中以锐钛矿结构的催化活性最高。 锐钛矿型TiO2吸收小于387nm的光，金红石型TiO2吸收 小于413nm的光。
8
均相光催化氧化——UV/Fenton试剂法
4. 载气：氮气、空气和氧气三种载气的比较，氧气作 为载气效果最好。
5. pH值和温度：温度影响不大；pH值控制在6以下。 6. 反应时间：取决于诸多因素，最显著的是催化剂剂
量和废水负荷。 7. 光源：照射剂量越大，对有机物的矿化效果越好。
9
非均相光催化氧化技术
17
光催化的技术特征
3. 氧化性强 大量研究表明，半导体光催化具有氧化性强的 特点，对臭氧难以氧化的某些有机物如三氯甲 烷、四氯化炭、六氯苯、都能有效地加以分解， 所以对难以降解的有机物具有特别意义。 4. 寿命长 理论上，光催化剂的寿命是无限长的。
18
光催化的技术特征
5. 广谱性 光催化对从烃到羧酸的众多种类有机物都 有氧化效果，美国环保署公布的九大类 114种污染物均被证实可通过光催化氧化 法降解，即使对有机物如卤代烃、染料、 含氮有机物、有机磷杀虫剂也有很好的去 除效果，一般经过持续反应可达到完全净 化。
TiO2光催化氧化原理
图中所反映的机理涉及的基本的反应式表达如下：
TiO2 h h e
h e 热量
H2O H OH
h OH HO
2HO2 O2 H 2O2
H 2O2 O2 OH OH O2
h H2O O2 HO H O2
H 2O2 h 2 OH
激发态的导带电子和价带空穴能重新合并，并产生热能或其 他形式散发掉。
16
光催化的技术特征
1. 低温深度反应 光催化氧化可以在室温下将水、空气和土壤中 的有机污染物氧化。
2. 绿色能源 光催化可利用太阳光作为能源来活化光催化 剂，驱动氧化—还原反应，而且光催化剂在反 应过程中并不消耗。从能源角度而言，这一特 征使光催化技术更具魅力。
6
均相光催化氧化——UV/Fenton试剂法
UV/Fenton的优点
◎ 降低Fe2+的用量，保持H2O2较高的利用率。 ◎ UV和Fe2+对H2O2的催化分解存在协同效应， 即 ： ·OH 的 生 成 速 率 远 大 于 传 统 Fenton 法 和 紫 外 催化H2O2分解速率的简单加和。
7
均相光催化氧化——UV/Fenton试剂法
26
TiO2光催化剂的制备方法
（一）纳米TiO2粉体光催化剂的制备方法
◎ 气相法：高温氧化原理
优点：反应速度快，能实现连续生产，制得的产品纯度 高、粒度小、分散性好、表面活性大。 缺点：对反应器的构型、设备的材质、加热及进料方式 等均有很高的要求。
◎ 液相法
优点：合成温度低、设备简单、成本低。 缺点：颗粒大小、形状不均，分散性差，影响产品的使 用效果和应用范围
27
粉体TiO2光催化剂的制备方法
1. 水解法
利用钛醇盐（钛酸丁脂）能溶于有机溶剂并发生水解 生成氢氧化物或氧化物的特性制备纳米TiO2——最简 单的方法。
2. 沉淀法
普通沉淀法以TiCl4、Ti(SO4)2等无机盐为原料，用氨 水、NaOH和Na2CO3等碱性物质沉淀。 均匀沉淀法是在溶液中加入某种物质[如二乙醇胺， HN(CH2CH2OH)2]，使之通过溶液中的化学反应缓慢 生成沉淀剂制备粒度均匀的TiO2粉体。
22
TiO2光催化材料的特性
合适的半导体禁带宽度。 具有良好的抗光腐蚀性和化学稳定性。 廉价，原料来源丰富，成本低。 光催化活性高（吸收紫外光性能强；禁带 和导带之间的能隙大，光生电子的还原性 和空穴的氧化性强）。 对很多有机污染物有较强的吸附作用。
23
影响TiO2光催化性能的因素
晶粒尺寸：纳米量级的TiO2作为光催化剂将有利于 提高光降解效率 ——粒径的减小，纳米级光催化剂的表面原子数迅 速增加，光吸收效率提高，从而增加表面光生载流 子的浓度； ——晶粒越小，表面原子比例增大，表面·OH基团的 数目也随之增加，从而提高了反应效率； ——晶粒尺寸的减小，比表面积增大，有利于反应 物的吸附，增大反应几率。
影响UV/Fenton反应的因素
1. 有机物浓度：污染物的去除率均随其起始浓度的 增加而降低。
2. Fe2+浓度：Fe2+浓度过多，不利于·OH的生成而 使得反应速率降低； Fe2+过低不利于H2O2分解 为·OH。维持适当的Fe2+浓度。
3. H2O2浓度：在维持其他反应条件不变的前提下， 增大H2O2投加浓度或投加量可以提高反应速率。
h H2O OH H
e O2 O2
O2 H HO2
Organ HO O2 CO2 H2O 其他产物
Mn (金属离子) ne M
15
TiO2光催化氧化原理
在光照下，如果光子的能量大于半导体禁带宽度，其价带上 的电子（e-）就会被激发到导带上，同时在价带上产生空穴 （h+）。当存在合适的俘获剂、表面缺陷或者其他因素时， 电子和空穴的复合得到抑制，就会在催化剂表面发生氧化-还 原反应。价带空穴是良好的氧化剂，导带电子是良好的还原 剂，在半导体光催化反应中，一般与表面吸附的H2O，O2反 应生成•OH和超氧离子O2-，能够把各种有机物直接氧化成 CO2、H2O等无机小分子，电子也具有强还原性，可以还原 吸附在其表面的物质。
4
均相光催化氧化——UV/Fenton试剂法
二、Fenton氧化机理
Fe2+ + H2O2 → · OH + OH－ + Fe3+ Fe3+ + H2O2 → Fe2+ + ·HO2 + H+
操作条件：pH = 3~5
三、Fenton试剂在废水处理中的应用
——单独作为一种处理方法氧化有机废水 ——与其他技术联用，如混凝沉降法、活性炭法、生 物法、UV
羧酸：乙酸、丙酸、丁酸、戊酸、 TiO2 乳酸、乙酰丙酸
紫外
CO、H2 烷、烃、醇
表面活性剂： DBS、SDS、BS、4-氯酚
Fe2O3、Zn 日光 O、TiO2等 灯
CO2、HCl、 SO32-
染料：酸性红、直接耐酸大红、 活性艳红、酸性艳蓝、阳离子艳 红
TiO2
紫外 CO2、H2O、无机 离子等
5
均相光催化氧化——UV/Fenton试剂法
UV/Fenton法及反应机理
Fe(III)混合物 的光解
λ>300nm
Fe(III)
Fe(II)
hν
Fenton反应 Fe（II）+H2O2
H2O2的光解 λ<300nm
直接光解 A
自由基反应 ·OH + A Aend
光催化氧化技术
（Technology of Photocatalysis Oxidation)
1
什么是光催化?
◎概括说来，就是光催化剂在光的作用下发生催化作用。 ◎光催化剂：一种在光的照射下，自身不起变化，却可 以促进化学反应的物质。利用光能转换成为化学反应所 需的能量，产生催化作用，使周围的氧气及水分子激发 成极具氧化力的自由基或负离子。 ◎光催化剂在光照条件（可以是不同波长的光照）下所 起到催化作用的化学反应，统称为光催化反应。 ◎光催化一般是多种相态之间的催化反应。
——TiO2光催化氧化技术
10
非均相光催化技术的发展概况
1972年，Fujishima 和Honda在 半导体TiO2电极上发 现了水的光催化分解作用，从而开辟了半导体光催化这 一新的领域。
1977年，Yokota 等发现在光照条件下, TiO2对丙烯环 氧化具有光催化活性，从而拓宽了光催化的应用范围， 为有机物氧化反应提供了一条新的思路。
29
溶胶凝胶法制备TiO2原理
利用溶胶-凝胶法制备TiO2，其反应过程为： 水解： Ti(OR)4 xH2O Ti(OH )x (OR)4x xROH 失水缩聚：（RO）n x Ti(OH ) HO Ti Ti O Ti H2O 失醇缩聚： Ti(OR) HO Ti Ti O Ti ROH 工艺流程为：
24
影响TiO2光催化性能的因素
晶型：板钛型，锐钛矿，金红石型
——板钛型为不稳定的结构； ——锐钛型吸收紫外线的能力强，其表面对O2的吸附能 力较强，对电子-空穴对的捕收能力强，所以具有较高的 光催化活性； ——金红石型则因为结构稳定且致密，具有较高的硬度、 密度、介电常数及折射率，遮盖力和着色力也较高，但 表面电子-空穴对重新复合的速度较快，光催化活性差。
近三十多年来，光催化技术在环保、卫生保健、有机合 成等方面的应用研究发展迅速，半导体光催化成为国际 上最活跃的研究领域之一。
11
不同类型有机物的光催化降解
有机物
催化剂 光源 光降解产物
烃：脂肪烃、芳香烃
卤代物：卤代烷烃、烯烃、脂肪 酸卤代芳香族化合物
TiO2 TiO2
紫外 紫外
CO2、H2 HCl、CO2
30
溶胶凝胶法制备TiO2原理
钛酸四丁脂在酸性条件下，水解产物为含钛离子溶胶
Ti(O-C4H9)4 + 4H2O
Ti(OH)4 + 4C4H9OH
20
常见的光催化材料
ZnO在水中不稳定，会在粒子表面生成Zn(OH)2
Photocatalyst
Ebg eV)
Photocatalyst
Ebg (eV)
Si TiO2（Rutile）
1.1
ZnO
3.2
金属硫化物在水溶液中不稳定，
3.0
TiO2(An会a发tas生e阳) 极光腐蚀3.，2 且有毒！
WO3
含氮有机物：磷酸四丁基铵、阿 特拉津、苯丙氨酸
TiO2
紫外 CO32-、NO3-、N H4+ 等
有机磷杀虫剂：DDVP、DEP
TiO2
紫外 Cl-、PO43-、CO2
12
◎ TiO2光催化氧化的原理 ◎ 光催化剂 ◎ 光催化反应器
◎ TiO2光催化技术的应用
◎ 展望
13
TiO2光催化氧化原理
14
2
光催化氧化
◎ 均相光催化氧化 ◎ 非均相光催化氧化
3
均相光催化氧化——UV/Fenton试剂法
一、Fenton试剂
◎ Fenton 试剂：Fe2+和H2O2的组合。 ◎已有100多年的应用历史，在精细化工、药学化工、 医药卫生、环境污染治理等方面都有应用。 ◎ 1964年，Eisenhouser首次使用Fenton试剂处理苯 酚及烷基苯废水。 ◎ Fenton试剂在废水处理中主要用于去除COD、色 度和泡沫等。
光催化剂（Photocatalyst）
光催化剂 = 光 [Photo=Light] + 催化剂 [catalyst] 光催化剂是一种在光的照射下，自身不起变化，却可 以促进化学反应的物质。光催化剂是将光能转换成为 化学反应的能量，产生催化作用，使周围水分子及氧 气激发成极具氧化力的·OH及O2-。用其分解对人体和 环境有害的有机物质及部分无机物质，加速反应，不 造成资源浪费，且不形成附加污染。
25
影响TiO2光催化性能的因素
形态：颗粒状与膜状
——颗粒状的光催化剂在溶液中呈悬浮状态，在溶液中与 有机物的接触面积小，且容易发生团聚现象 ——膜状：①防止粒子的流失；②增加光催化剂整体的比 表面积；③光催化剂表面受到光照射的催化剂粒子数目增 加，提高了光的利用率；④一些载体可同光催化剂本身发 生相互作用，有利于电子-空穴对的分离；⑤利用吸附剂类 载体可增加对反应物的吸附，提高催化剂的光催化活性， 同时实现吸附剂类载体的再生；⑥用载体将光催化剂固定， 便于制成各种形状的光催化反应器。
28
粉体TiO2光催化剂的制备方法
3. 水热法
在加有聚四氟乙烯内衬的筒式高压釜中以TiCl4 、偏 钛酸或钛酸丁脂为前驱体制备。所得粉体粒度分布窄， 团聚程度低，纯度高，且制备过程污染小，成本较低。
4. 溶胶-凝胶法法 以钛醇盐或钛的无机盐为原料，经水解和缩聚得溶胶， 再进一步缩聚得凝胶，经干燥、煅烧制得。制得的粉 体纯度高，粒度细，分散好；但烧结性不好，干燥时 收缩大，易发生团聚现象。
2.7
CdS
2.4
ZnS
3.7
SrTiO3
3.4
SnO3 铁的氧化物会3发.5生阴极光腐蚀WSe3
1.2
Fe2O3
2.2
a-Fe2O3
3.1
21
TiO2光催化剂
TiO2有三种不同的晶体结构：锐钛矿（anatase）结构、 金红石（rutile）结构和板钛矿（brookite）结构。 金红石最稳定，从低温到熔点都不会发生晶相转变；锐 钛矿次之，在室温下稳定；板钛矿很少见。 具有光催化作用的主要是锐钛矿结构和金红石结构，其 中以锐钛矿结构的催化活性最高。 锐钛矿型TiO2吸收小于387nm的光，金红石型TiO2吸收 小于413nm的光。
8
均相光催化氧化——UV/Fenton试剂法
4. 载气：氮气、空气和氧气三种载气的比较，氧气作 为载气效果最好。
5. pH值和温度：温度影响不大；pH值控制在6以下。 6. 反应时间：取决于诸多因素，最显著的是催化剂剂
量和废水负荷。 7. 光源：照射剂量越大，对有机物的矿化效果越好。
9
非均相光催化氧化技术
17
光催化的技术特征
3. 氧化性强 大量研究表明，半导体光催化具有氧化性强的 特点，对臭氧难以氧化的某些有机物如三氯甲 烷、四氯化炭、六氯苯、都能有效地加以分解， 所以对难以降解的有机物具有特别意义。 4. 寿命长 理论上，光催化剂的寿命是无限长的。
18
光催化的技术特征
5. 广谱性 光催化对从烃到羧酸的众多种类有机物都 有氧化效果，美国环保署公布的九大类 114种污染物均被证实可通过光催化氧化 法降解，即使对有机物如卤代烃、染料、 含氮有机物、有机磷杀虫剂也有很好的去 除效果，一般经过持续反应可达到完全净 化。
TiO2光催化氧化原理
图中所反映的机理涉及的基本的反应式表达如下：
TiO2 h h e
h e 热量
H2O H OH
h OH HO
2HO2 O2 H 2O2
H 2O2 O2 OH OH O2
h H2O O2 HO H O2
H 2O2 h 2 OH
激发态的导带电子和价带空穴能重新合并，并产生热能或其 他形式散发掉。
16
光催化的技术特征
1. 低温深度反应 光催化氧化可以在室温下将水、空气和土壤中 的有机污染物氧化。
2. 绿色能源 光催化可利用太阳光作为能源来活化光催化 剂，驱动氧化—还原反应，而且光催化剂在反 应过程中并不消耗。从能源角度而言，这一特 征使光催化技术更具魅力。
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均相光催化氧化——UV/Fenton试剂法
UV/Fenton的优点
◎ 降低Fe2+的用量，保持H2O2较高的利用率。 ◎ UV和Fe2+对H2O2的催化分解存在协同效应， 即 ： ·OH 的 生 成 速 率 远 大 于 传 统 Fenton 法 和 紫 外 催化H2O2分解速率的简单加和。
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均相光催化氧化——UV/Fenton试剂法
26
TiO2光催化剂的制备方法
（一）纳米TiO2粉体光催化剂的制备方法
◎ 气相法：高温氧化原理
优点：反应速度快，能实现连续生产，制得的产品纯度 高、粒度小、分散性好、表面活性大。 缺点：对反应器的构型、设备的材质、加热及进料方式 等均有很高的要求。
◎ 液相法
优点：合成温度低、设备简单、成本低。 缺点：颗粒大小、形状不均，分散性差，影响产品的使 用效果和应用范围
27
粉体TiO2光催化剂的制备方法
1. 水解法
利用钛醇盐（钛酸丁脂）能溶于有机溶剂并发生水解 生成氢氧化物或氧化物的特性制备纳米TiO2——最简 单的方法。
2. 沉淀法
普通沉淀法以TiCl4、Ti(SO4)2等无机盐为原料，用氨 水、NaOH和Na2CO3等碱性物质沉淀。 均匀沉淀法是在溶液中加入某种物质[如二乙醇胺， HN(CH2CH2OH)2]，使之通过溶液中的化学反应缓慢 生成沉淀剂制备粒度均匀的TiO2粉体。
22
TiO2光催化材料的特性
合适的半导体禁带宽度。 具有良好的抗光腐蚀性和化学稳定性。 廉价，原料来源丰富，成本低。 光催化活性高（吸收紫外光性能强；禁带 和导带之间的能隙大，光生电子的还原性 和空穴的氧化性强）。 对很多有机污染物有较强的吸附作用。
23
影响TiO2光催化性能的因素
晶粒尺寸：纳米量级的TiO2作为光催化剂将有利于 提高光降解效率 ——粒径的减小，纳米级光催化剂的表面原子数迅 速增加，光吸收效率提高，从而增加表面光生载流 子的浓度； ——晶粒越小，表面原子比例增大，表面·OH基团的 数目也随之增加，从而提高了反应效率； ——晶粒尺寸的减小，比表面积增大，有利于反应 物的吸附，增大反应几率。
影响UV/Fenton反应的因素
1. 有机物浓度：污染物的去除率均随其起始浓度的 增加而降低。
2. Fe2+浓度：Fe2+浓度过多，不利于·OH的生成而 使得反应速率降低； Fe2+过低不利于H2O2分解 为·OH。维持适当的Fe2+浓度。
3. H2O2浓度：在维持其他反应条件不变的前提下， 增大H2O2投加浓度或投加量可以提高反应速率。
h H2O OH H
e O2 O2
O2 H HO2
Organ HO O2 CO2 H2O 其他产物
Mn (金属离子) ne M
15
TiO2光催化氧化原理
在光照下，如果光子的能量大于半导体禁带宽度，其价带上 的电子（e-）就会被激发到导带上，同时在价带上产生空穴 （h+）。当存在合适的俘获剂、表面缺陷或者其他因素时， 电子和空穴的复合得到抑制，就会在催化剂表面发生氧化-还 原反应。价带空穴是良好的氧化剂，导带电子是良好的还原 剂，在半导体光催化反应中，一般与表面吸附的H2O，O2反 应生成•OH和超氧离子O2-，能够把各种有机物直接氧化成 CO2、H2O等无机小分子，电子也具有强还原性，可以还原 吸附在其表面的物质。
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均相光催化氧化——UV/Fenton试剂法
二、Fenton氧化机理
Fe2+ + H2O2 → · OH + OH－ + Fe3+ Fe3+ + H2O2 → Fe2+ + ·HO2 + H+
操作条件：pH = 3~5
三、Fenton试剂在废水处理中的应用
——单独作为一种处理方法氧化有机废水 ——与其他技术联用，如混凝沉降法、活性炭法、生 物法、UV
羧酸：乙酸、丙酸、丁酸、戊酸、 TiO2 乳酸、乙酰丙酸
紫外
CO、H2 烷、烃、醇
表面活性剂： DBS、SDS、BS、4-氯酚
Fe2O3、Zn 日光 O、TiO2等 灯
CO2、HCl、 SO32-
染料：酸性红、直接耐酸大红、 活性艳红、酸性艳蓝、阳离子艳 红
TiO2
紫外 CO2、H2O、无机 离子等
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均相光催化氧化——UV/Fenton试剂法
UV/Fenton法及反应机理
Fe(III)混合物 的光解
λ>300nm
Fe(III)
Fe(II)
hν
Fenton反应 Fe（II）+H2O2
H2O2的光解 λ<300nm
直接光解 A
自由基反应 ·OH + A Aend
光催化氧化技术
（Technology of Photocatalysis Oxidation)
1
什么是光催化?
◎概括说来，就是光催化剂在光的作用下发生催化作用。 ◎光催化剂：一种在光的照射下，自身不起变化，却可 以促进化学反应的物质。利用光能转换成为化学反应所 需的能量，产生催化作用，使周围的氧气及水分子激发 成极具氧化力的自由基或负离子。 ◎光催化剂在光照条件（可以是不同波长的光照）下所 起到催化作用的化学反应，统称为光催化反应。 ◎光催化一般是多种相态之间的催化反应。
——TiO2光催化氧化技术
10
非均相光催化技术的发展概况
1972年，Fujishima 和Honda在 半导体TiO2电极上发 现了水的光催化分解作用，从而开辟了半导体光催化这 一新的领域。
1977年，Yokota 等发现在光照条件下, TiO2对丙烯环 氧化具有光催化活性，从而拓宽了光催化的应用范围， 为有机物氧化反应提供了一条新的思路。
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溶胶凝胶法制备TiO2原理
利用溶胶-凝胶法制备TiO2，其反应过程为： 水解： Ti(OR)4 xH2O Ti(OH )x (OR)4x xROH 失水缩聚：（RO）n x Ti(OH ) HO Ti Ti O Ti H2O 失醇缩聚： Ti(OR) HO Ti Ti O Ti ROH 工艺流程为：
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影响TiO2光催化性能的因素
晶型：板钛型，锐钛矿，金红石型
——板钛型为不稳定的结构； ——锐钛型吸收紫外线的能力强，其表面对O2的吸附能 力较强，对电子-空穴对的捕收能力强，所以具有较高的 光催化活性； ——金红石型则因为结构稳定且致密，具有较高的硬度、 密度、介电常数及折射率，遮盖力和着色力也较高，但 表面电子-空穴对重新复合的速度较快，光催化活性差。
近三十多年来，光催化技术在环保、卫生保健、有机合 成等方面的应用研究发展迅速，半导体光催化成为国际 上最活跃的研究领域之一。
11
不同类型有机物的光催化降解
有机物
催化剂 光源 光降解产物
烃：脂肪烃、芳香烃
卤代物：卤代烷烃、烯烃、脂肪 酸卤代芳香族化合物
TiO2 TiO2
紫外 紫外
CO2、H2 HCl、CO2
30
溶胶凝胶法制备TiO2原理
钛酸四丁脂在酸性条件下，水解产物为含钛离子溶胶
Ti(O-C4H9)4 + 4H2O
Ti(OH)4 + 4C4H9OH
20
常见的光催化材料
ZnO在水中不稳定，会在粒子表面生成Zn(OH)2
Photocatalyst
Ebg eV)
Photocatalyst
Ebg (eV)
Si TiO2（Rutile）
1.1
ZnO
3.2
金属硫化物在水溶液中不稳定，
3.0
TiO2(An会a发tas生e阳) 极光腐蚀3.，2 且有毒！
WO3
含氮有机物：磷酸四丁基铵、阿 特拉津、苯丙氨酸
TiO2
紫外 CO32-、NO3-、N H4+ 等
有机磷杀虫剂：DDVP、DEP
TiO2
紫外 Cl-、PO43-、CO2
12
◎ TiO2光催化氧化的原理 ◎ 光催化剂 ◎ 光催化反应器
◎ TiO2光催化技术的应用
◎ 展望
13
TiO2光催化氧化原理
14
2
光催化氧化
◎ 均相光催化氧化 ◎ 非均相光催化氧化
3
均相光催化氧化——UV/Fenton试剂法
一、Fenton试剂
◎ Fenton 试剂：Fe2+和H2O2的组合。 ◎已有100多年的应用历史，在精细化工、药学化工、 医药卫生、环境污染治理等方面都有应用。 ◎ 1964年，Eisenhouser首次使用Fenton试剂处理苯 酚及烷基苯废水。 ◎ Fenton试剂在废水处理中主要用于去除COD、色 度和泡沫等。