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光催化活性的提高途径

光催化活性的提高途径
2．1 光电催化
由于光催化机理类似于以·OH为中介物的电催
化反应机理，因此光电结合的光电催化方法处理有机
废水被认为是一种很有发展前途的方法。光电催化是
利用外电路驱动的电荷，使光生电子转移到阴极，从
而使电子一空穴对达到有效分离，减小了电子一空穴对
的复合。
2．2 贵金一沉积
半导体表面贵金属沉积是通过浸渍还原、表面溅
射等方法是使贵金属形成原子簇沉积附着在TiO：的表面。在催化剂的表面沉积适量的贵金属有两个作用：
有利于光生电子和空穴的有效分离以及降低还原反应
(质子的还原、溶解氧的还原)的超电压，从而大大提
高催化剂的活性。
2．3 半导体的金属离子掺杂
半导体的金属离子掺杂是用高温焙烧或辅助沉积
等方法，通过反应，将金属离子转入半导体晶格结构
之中。从化学的观点看，金属离子的掺入可能在半导
体晶格中引入缺陷位置或改变结晶度等，影响了电子
与空穴的复合或改变了半导体的激发波长，从而改变
了光催化剂的光催化活性。
2．4 复合半导体
复合半导体，即是以浸渍法或混合溶胶法等制备
的二元或多元复合半导体。在二元复合半导体中，两
种半导体之间的能级差别能使电荷有效分离，例如，
TiO：与激发波长较长的CdS复合后，当入射光能量只
能使CdS发生带间跃迁但不足以TiO：使发生带间跃迁
时，CdS中产生的激发电子能被传输至TiO：导带，而
空穴停留于CdS价带，电子一空穴得以有效分离，对
于TiO：来说，由于CdS的复合，其激发波长延伸到了
更大的范围，可达到可见光区，同时在复合半导体中分
离的载流子有更长的寿命。对CdS／TiO：、CdSe／I'iO：、
ZnO／TiO2、SnO2／TiO2、PbS／TiO2、WO3／TiO2等体系
的研究均表明，复合半导体比单个半导体具有更高的
光催化活性。
当半导体与绝缘体复合时，绝缘体大都起着载体
的作用。然而载体与活性组分之间的相互作用常常会
产生一些特殊的性质，如酸碱性的变化。不同的有机
物在不同的酸碱度溶液中的降解率有很大的改变。
2．5 半导体光敏化作用
将光活性化合物化学吸附或物理吸附于光催化剂
表面，从而扩大激发波长范围，增加光催化反应的效
率，这一过程称为催化剂表面光敏化作用。只要活性
物质激发态电势比半导体带电更负，就可能将光生电
子输送到半导体材料的导带，从而扩大激发波长的范
围，更多地利用太阳光。
2．6 加入氯化剂
提高电子一空穴对分离效率是提高光催化效率的重
要途径之一。通常的方式是通入O：和H2o：，H2o：比
O：更好，因为它利用电子可产生·OH。
2．7 去除某些阴离子
无机阴离子会同有机物质争夺表面活性位，或在
TiO：颗粒表面产生一种强极性的环境，使有机物的扩散或向活性位的迁移受阻，降低了TiO：的光催化效
率。王琪全等在研究亚甲基蓝染料光催化机理时发现，
盐酸、醋酸中的CI一、Ac一参加了光催化反应竞争，使
染料光解率下降。
2．8 改变体系pH值
通常情况下，分散得越好，受紫外光照射面积越
大，产生的电子一空穴越多，同时空穴迁移到TiO：表
面的越多，光催化活性就高。溶液的pH能改变颗粒
表面的电荷，从而改变颗粒在溶液中的分散情况。研
究表明，不同的有机物降解有不同的*佳pH，且pH
影响比较显著。
2．9 催化剂颗粒尺寸
溶液中催化剂的颗粒大小直接影响光催化速率，
粒径越小，单位质量的粒子数就越多，比表面积就越
大，有助于吸附有机物，反应效率就越高。钠米级的
TiO：粉末比普通的TiO：粉末光催化效率高得多。

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