氧化钛的光催化过程机理

石墨烯／二氧化钛复合光催化剂的制备方法

本发明涉及一种石墨烯／二氧化钛复合光催化剂的制备方法，步骤如下：将氧化石墨溶于有机溶剂，超声处理得到氧化石墨烯分散液；在氧化石墨烯分散液中加入钛盐前驱体，搅拌均匀；将混合好的分散液转移至水热反应釜，１２０～２００℃下反应４～２０小时；将反应所得到产物分别用无水乙醇与去离子水清洗，真空４０～８０℃下干燥８～２４小时得到石墨烯／二氧化钛复合光催化剂。本发明的优点在于原料普通易得，成本低廉，制备过程简单安全，所得产物中，ＴｉＯ２颗粒能均匀分散于石墨烯表面，两者间有较强的作用力，既避免了自身粒子的团聚，也有效防止了石墨烯片层的重堆积。结构上的优势使其具有优良的光催化活性，在环境保护与太阳能电池领域中都有潜在的应用价值。

所谓光催化反应

光化学及光催化氧化法是目前研究较多的一项高级氧化技术。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。

光催化氧化技术利用光激发氧化将O2、H2O2等氧化剂与光辐射相结合。所用光主要为紫外光，包括uv-H2O2、uv-O2等工艺，可以用于处理污水中CHCl3、CCl4、多氯联苯等难降解物质。另外，在有紫外光的Feton体系中，紫外光与铁离子之间存在着协同效应，使H2O2分解产生羟基自由基的速率大大加快，促进有机物的氧化去除。

编辑本段分类

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。有机物的光降解可分为直接光降解、间接光降解。前者是指有机物分子吸收光能后进一步发生的化学反应。后者是周围环境存在的某些物质吸收光能成激发态，再诱导一系列有机污染的反应。间接光降解对环境中难生物降解的有机污染物更为重要。

利用光化学反应降解污染物的途径，包括无催化剂和有催化剂参与的光化学氧化过程。前者多采用氧和过氧化氢作为氧化剂，在紫外光的照射下使污染物氧化分解；后者又称光催化氧化，一般可分为均相和非均相催化两种类型。均相光催化降解中较常见的是以Fe2+或Fe3+及H2O2为介质，通过photo-Fenton反应产生·HO使污染物得到降解，非均相光催化降解中较常见的是在污染体系中投加一定量的光敏半导体材料，同时结合一定量的光辐射，使光敏半导体在光的照射下激发产生电子-空穴对，吸附在半导体上的溶解氧、水分子等与电子-空穴作用，产生·HO等氧化性极强的自由基，再通过与污染物之间的羟基加和、取代、电子转移等式污染物全部或接近全部矿化。

编辑本段发展史

1972 年，Fujishima和 Honda在n—型半导体TiO2电极上发现了光催化裂解水反应，在Nature 上发表了“Electrochemicalphotolysis of water at a semiconductor electrode”，揭开了多相光催化新时代的序幕。

1976 年John. H .Carey等研究了多氯联苯的光催化氧化，，被认为是光催化技术在消除环境污染物方面的首创性研究工作。

1977 年，YokotaT 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。

自1983 年起，A.L. Pruden和D.Follio就烷烃、烯烃和芳香烃的氯化物等一系列污染物的光催化氧化作了连续研究，发现反应物都能迅速降解。

1989 年，Tanaka.K 等人研究发现有机物的半导体光催化过程由羟基自由基（·OH）引起，在体系中加入H2O2可增加·OH的浓度。

进入了90 年代，随着纳米技术的兴起和光催化技术在环境保护、卫生保健、有机合成等方面应用研究的发展迅速，纳米量级的光催化剂的研究，已经成为国际上最活跃的研究领域之一。

光催化的概念和历史

hc360慧聪网小家电行业频道 2004-03-12 11:50:20

自全国上下万众一心开展抗击非典的战斗以来，以国内驰名品牌“万利达”命名的多功能光催化空气净化器供不应求，并开始大批量出口香港、新加坡、泰国等地。对此热销现象，漳州万利达光催化科技有限公司总经理兼福州大学光催化研究所副所长张星说，我们一开始研制这种新产品的目的，就是为了适应现代人生活净化室内空气的需要，这次恰好在防治非典中，人们对净化空气重要性的认识大大加强，自然对这种具有特别功能的新产品情有独钟。而且更令消费者信服的是，此种看法实际上也得到北京科技界高层人士的首肯和印证。

2003年5月，漳州万利达光催化科技有限公司把300台多功能光催化空气净化器无偿捐赠给国家自然科学基金委员会。该委员会主任陈佳洱代表国家自然科学基金委员会，通过国家防止非典指挥部科技攻关组，把这批光催化空气净化器赠送给北京佑安医院、中日友好医院等治疗非典型肺炎科技攻关定点医院，用于消毒防护及科学实验。国家科技部部长、全国防止非典型肺炎指挥部科技攻关组组长徐冠华接受了捐赠。陈佳洱主任指出：面对突发的非典疫情，基金委急国家所急，想人民所想，加强了针对传染病的病毒来源、传染途径、致病机理等基础研究的资助工作。这批捐赠的光催化空气净化器也是此资助工作的一部份。

据国家自然科学基金委员会计划局副局长孟宪平博士介绍，光催化技术是当今世界最前沿的新兴科研课目。依据光催化原理研制的光催化空气净化器，是我国目前在这一高新技术领域唯一一家专业研究所福州大学光催化研究所研制成功的。主持这一研制的该所所长付贤智博士是国家计委确定的高新技术产业化重大攻关项目——光催化功能材料及系列产品产业化前期关键技术研究学术带头人，他是在北京大学完成博士后研究再赴美国深造，在美期间研制出具有高量子效率和深度氧化能力的系列光催化剂，并成功开发出耦合光催化剂和热催化剂过程的先进氧化技术，此项技术被美国国家航空航天局采纳，多次运用于美国航天飞机上的太空科学研究和废弃核基地土壤污染治理的现场试验。他回国后领导的科研小组，在国家自然科学基金委员会和国家计委产业化项目的支持下，研制成功“多功能光催化空气净化器”专利成果，已具有国际先进水平，并被国家计委列为“国家高科技示范工程”，被国家经贸委认定为“国家重点新产品”，还荣获中国石化工业协会科技进步奖一等奖。

那么，光是如何净化空气的呢？用光催化原理制成的空气净化器又具有怎样的优势呢？付贤智博士解释说，传统的负离子空气净化器，实际上只能达到“清新”空气的效果，大部份污染物无法消除；活性碳空气净化器则受到吸附饱和的制约；而光催化技术在空气净化装置中的应用，可以克服上述两种空气净化器的技术局限性，达到更有效更彻底消除空气污染的效果。这说来要归功于纳米技术，让特定波长的光照射在一种高科技的新型复合纳米材料上，可以激发出一种对人体完全无害的高能粒子，它具有极强的氧化——还原能力，能将空气中的细菌、病毒、甲醛、苯、二氧化硫等污染屋直接分解成无毒无味的物质，从而造成了消毒灭菌全方位净化空气的神奇境界，这是当前世界上已被确认的一种最先进的高效杀菌净化技术。