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光催化反应介绍

2019-02-26

光催化是藤岛昭教授在1967年的一次试验中，对放入水中的氧化钛单晶进行紫外灯照射，结果发现水被分解成了氧和氢而发现的。通俗意义上讲触媒就是催化剂的意思，光触媒顾名思义就是光催化剂。催化剂是加速化学反应的化学物质，其本身并不参与反应。光催化剂就是在光子的激发下能够起到催化作用的化学物质的统称。光催化剂的种类其实很多，包括二氧化钛(tio2),氧化锌(zno),氧化锡(sno2),二氧化锆(zro2)，硫化镉(cds)等多种氧化物硫化物半导体，另外还有部分银盐，卟啉一等也有催化效应，但他们基本都有一个缺点-----存在损耗，即反应前和反应后其本身会出现消耗，而且它们大部分对人体都有一定的毒性。所以，目前所知的最有应用价值的光催化材料，就是tio2. 如何解释光催化这个反应呢，其实，从宏观看，可以把它理解成光合作用的逆反应。众所周知，最初的地球环境不适合生物生存，后来光合细菌和植物开始用光合作用，用叶绿素作为催化剂，将无机物转化为有机物，它们花了近30亿年才结束了地球的恶劣环境，创造了地球生物发展的温床。而我们的光催化反应则将这个反应反过来了，即催化剂在光的作用下，将有机物转化成了无机物，这对补完自然界的物质循环过程具有巨大的意义。（大氧化事件与真菌）那么，光催化的微观反应是什么样的呢？通俗的说，二氧化钛粒子本身是很稳定的存在，但是它吸收了紫外光的能量以后，就开始变得“兴奋”起来，把自己身上的电子到处乱扔，于是，它抛出的电子和自身空出的“电位”就变成了撕扯有机物大分子的“刀”，而当能量减弱以后，二氧化钛粒子就需要“歇会”了，它扔出去的电子也全部跑了回来，和空出的电位结合，于是，二氧化钛粒子在不消耗自己的情况下，将有机物降解了，这个过程很复杂，但最终的产物是二氧化碳和水

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