之前有為大家介紹了UV光解和光催化氧化技術里面的光解技術，源和環(huán)保小編接著為您介紹光催化技術，一般情況下我們又稱其為光氧催化技術。

1、半導體的能帶結構

半導體的能帶結構通常是由一個充滿電子的地價帶和一個高空的高能導帶構成，價帶和導帶之間的區(qū)域稱為禁帶，域的大小稱為禁帶寬度。半導體的禁帶寬度一般為0.2～3.0eV是一個不連續(xù)區(qū)域。半導體的光催化特性就是由它的特殊能帶結構所決定的。當用能量等于或大于半導體帶隙能的光波輻射半導體時，處于價帶上的電子就會被激發(fā)到導帶上并在電場作用下遷移到離子表面，于是在價帶上形成了空穴，從而產生了具有高活性的空穴電子對空穴可以奪取半導體表面被吸附物質或溶劑中的電子，使原本不吸收光的物質被激活并被氧化，電子受體通過接受表面的電子而被還原。
2、光催化技術原理
1972年，日本 Fujishima發(fā)現了光催化現象。1999年由于納米技術得到了突破性進展光催化終于正式登上了國際研究舞臺。經過多年的研究和積累，光催化產品的技術與應用等已相當成熟。
TiO₂屬于一種n型半導體材料，它的禁帶寬度為3.2ev(銳鈦礦)，當它受到波長小于或等于387.5nm的光(紫外光)照射時，價帶的電子就會獲得光子的能量而躍遷至導帶，形成光生電子(e);而價帶中則相應地形成光生空穴(h+)，如圖9-1所示。

光氧催化是利用TiO₂作為催化劑的光催化過程，光催化是利用紫外光波照射TIO₂，在有水分的情況下產生羥基自由基(?OH)和活性氧物質(?O_2 ，H₂O?)，其中羥基自由基(?OH)是光催化反應中一種主要的活性物質，對光催化氧化起決定作用。羥基自由基具有很高的反應能(120kJ/molD)，高于有機物中的各類化學鍵能，如C-C(83kJ/mol)、C-H(99kJ/mol)、C-N(73kJ/mol)、C-O(84k/mol)、H-O(11lkJ/mol)、N-H(93k/mol)，因而能迅速有效地分解揮發(fā)性有機物和構成細菌的有機物，再加上其他活性氧物質(?O2，H2O?)的協(xié)同作用，其氧化更加迅速。能氧化絕大部分的有機物及無機污染物，將其礦化為無機小分子、CO₂和H₂O

等無害物質。反應過程如下:

TiO₂+hυ→h⁺+e^-
h⁺ + e^-   → 熱能
h⁺+OH^- → ?OH
h⁺+OH^- → ?OH+H⁺
e^-+O₂ → ?O₂^-
O₂+H⁺ → HO₂?
2H₂ O? → O₂+H₂O₂
H₂O₂₊O₂  → ?OH+H⁺+O₂
?OH+dye→…→CO₂+H₂O
H⁺+dye→…→CO₂+H₂O

由機理反應可知，TiO2光催化降解有機物，實質上是一種自由基反應。
光催化技術是在設備中添加納米級活性材料，在紫外光的作用下，產生更為強烈的催化降解功能。納米活性材料光生空穴的氧化電位以標準氫電位為3.0V，比臭氧的2.07V和氯氣的1.36V高許多，具有很強的氧化性。在光照射下，活性材料能吸收相當于帶隙能量以下的光能，使其表面發(fā)生激勵而產生電子(e-)和空穴(h+)，這些電子和空穴具有極強的還原和氧化能力，能與水或容存的氧反應，迅速產生氧化能力極強的氫氧根自由基(?OH)和超氧陰離子(?O2)。?OH具有很高的氧化電位，是一種強氧化基團，它能夠氧化大多數有機污染物，使原本不吸收光的物質直接氧化分解。

常見的光催化劑多為金屬氧化物和硫化物，如TiO2、ZnO、CdS、WO₃等，其中TiO₂的綜合性能最好，應用最廣。

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