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    光催化反應介紹

    發布時間:2022-08-19      點擊次數:173
      光催化是藤島昭教授在1967年的一次試驗中,對放入水中的氧化鈦單晶進行紫外燈照射,結果發現水被分解成了氧和氫而發現的。通俗意義上講觸媒就是催化劑的意思,光觸媒顧名思義就是光催化劑。催化劑是加速化學反應的化學物質,其本身并不參與反應。光催化劑就是在光子的激發下能夠起到催化作用的化學物質的統稱。
     
      光催化劑的種類其實很多,包括二氧化鈦(TiO2),氧化鋅(ZnO),氧化錫(SnO2),二氧化鋯(ZrO2),硫化鎘(CdS)等多種氧化物硫化物半導體,另外還有部分銀鹽,卟啉一等也有催化效應,但他們基本都有一個缺點-----存在損耗,即反應前和反應后其本身會出現消耗,而且它們大部分對人體都有一定的毒性。所以,目前所知的最有應用價值的光催化材料,就是TiO2.
     
      如何解釋光催化這個反應呢,其實,從宏觀看,可以把它理解成光合作用的逆反應。
     
      最初的地球環境不適合生物生存,后來光合細菌和植物開始用光合作用,用葉綠素作為催化劑,將無機物轉化為有機物,它們花了近30億年才結束了地球的惡劣環境,創造了地球生物發展的溫床。而我們的光催化反應則將這個反應反過來了,即催化劑在光的作用下,將有機物轉化成了無機物,這對補完自然界的物質循環過程具有巨大的意義。(大氧化事件與真菌)
     
      那么,光催化的微觀反應是什么樣的呢?通俗的說,二氧化鈦粒子本身是很穩定的存在,但是它吸收了紫外光的能量以后,就開始變得“興奮”起來,把自己身上的電子到處亂扔,于是,它拋出的電子和自身空出的“電位”就變成了撕扯有機物大分子的“刀”,而當能量減弱以后,二氧化鈦粒子就需要“歇會”了,它扔出去的電子也全部跑了回來,和空出的電位結合,于是,二氧化鈦粒子在不消耗自己的情況下,將有機物降解了,這個過程很復雜,但最終的產物是二氧化碳和水。
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