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光催化技術的原理

更新時間:2017-11-21 點擊次數:2474

作為一種半導體,光催化材料的能帶是不連續的,能量由高到低依次為導帶、禁帶、價帶。

 

半導體光催化材料一般具有較大的禁帶寬度,價帶由一系列填滿電子的軌道所構成,導帶由一系列末填充電子的軌道所構成。

 

當光催化材料近表面區在受到能量大于其禁帶寬度的光輻射時,價帶中的電子會受到激發而路遷到導帶。由于其中存在著能隙,所激發的電子的弛豫過程比起金屬中的激發電子要慢得多,一般要有幾個納秒,這樣光的激發就在半導體中產生電子空穴。其中,電子居于較高的能量狀態 ,可作為還原劑;而價帶中的空穴則具有較高的氧化電勢。

 

只要這些電荷載流子具有足夠長的壽命,能夠被吸附的反應物所捕獲,分別進行氧化或還原反應,而不是復合,那么這個材料就有光催化的能力。

 

在所有這些半導體催化劑中,二氧化鈦被證明于廣泛應用,這是因為二氧化鈦具有很高的光催化活性和良好的生物、化學惰性,不會發生光腐蝕和化學腐蝕,而且價格相對便宜。

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