纳米二氧化钛光催化降解无机污染物的研究进展

第19卷第2期2OO4年6月天津科技大学学报JournalofTianjinUniversityofScienceandTechnologyVo1．19No．2June2004纳米二氧化钛光催化降解无机污染物的研究进展·蒋文新，张天胜(天津科技大学材料科学与化学工程学院，天津300222)摘要：概述了光催化氧化的发展及其在环境保护方面的应用，综述了光催化氧化的机理，主要介绍了纳米二氧化钛光催化降解废水中无机污染物和去除重金属的应用。关键词：纳米二氧化钛；光催化氧化；无机污染物；重金属中图分类号：TB486、1文献标识码：A文章编号：1672-6510(2004)02-0014-04ADVANCEINTHERESEARCHoFNANoCRYSTALLINETI-TANIAINPHoToCATALYTICDEGRADATIoNoFoRGAN-IC姗ECTANTSJIANGWen-xin，ZHANGTian-sheng(CollegeofMaterialsScienceandChemicalEngineering，TianjinUnivereityofSci—enceandTechnology，Tianjin300222，China)Abstract：Thedevelopmentofphotocatalysisanditsapplicationsinenvironmentalpmtecfionfieldarereviewedinthispaper．Themechanismofthephotocatalysisdegradationusingnanocrystallinetitaniaasacatalystareoverviewed．AppLicationsthatthephotocatalysisdegradationusingnanocrys-tallinetitaniaasacatalysttotreattheinorganicinfectantsandheavymetalsinwastewateraremain—lydescribed．Keywords：Nanocrystallinetitania；Photocatalysis；inorganicinfectant；heavymetal水是人类生命的源泉，水也是工业生产中必须的生产要素，因此提高水的质量，水的有效利用率和对污水进行系统处理重复使用，就成为当今科研攻关的重点。其中光催化法处理废水在废水处理方面的应用，是最热门的课题之一。而纳米TiO，以其无毒、催化活性高、稳定性好和价格低廉等优点，被公认为优良的半导体光催化剂⋯。太阳能化学转化和储存为主要背景的半导体光催化特性的研究始于1917年，但将半导体材料用于催化光解水中污染污物还是近十几年的事情。1972年，Fuiishima和Hondo报导了在光电池中光辐射TiO，可持续地引起水的氧化还原反应，并产生氢气。从此在世界范围内展开了对光辐射半导体催化氧化还原反应的研究。1976年，JH、Cary等报导，在近紫外光的照射下，曝气TiO水悬浊液，浓度约为5L的多氯联苯经半小时的光化学反应。多氯联苯脱氯。同年S．N，·收稿日期：2003-l1-1O作者简介：蒋文新(1979一)，男，天津市人，硕士研究生Frank等在催化光解水中污染物方面进行了开拓性的工作，他们研究了TiO多晶电极／氖灯作用下对二苯酚、I、Br、cI、Fe¨、cr和CN的光解，之后他们又用TiO，粉末来催化光解水中污染物也取得了满意结果。1977年，他们用氖灯作光源，用多种催化剂TiO、ZnO、CdS、Fe，O、WO等对CN一和SO进行光解研究，发现TiO，、ZnO、CdS能有效催化光解CN一产物为CNO一；TiO、ZnO、CdS和Fe2O3能有效催化氧化s0，产物为s0，其反应速度均大于3．1×10I6mol／(d·cm)。上世纪90年代后，由于全球性的环境污染问题日益严重以及纳米制备技术的高速发展。以纳米TiO光催化剂为重点的环境光催化研究成为材料科学、催化化学以及环境科学等研究领域的热点之一。纳米TiO，比表面积巨大，具有更强的紫外光吸收能力，因维普资讯http://www.cqvip.com2004年6月蒋文新，等：纳米二氧化钛光催化降解无机污染物的研究进展而具有更强的光催化降解能力。此外，纳米TiO：光催化剂同时具有氧化性和还原性，既可以氧化有机物杀灭细菌，又可以还原金属离子。在S．N，Frank开拓性工作的基础上，有关光催化氧化的研究工作已推广到金属离子，其它无机物的光解，但对其降解的研究的报道相对较少。本文的重点对无机物的光解研究加以综述。1二氧化钛光催化氧化机理半导体能带是不连续的，在填满电子的低能带(v~deneeband，VB)和空的高能带导带