一、二氧化鈦為什么是光催化材料？

在眾多(duo)半導體光催化(hua)材料中，TiO2以(yi)其化學性質穩定、氧(yang)化-還(huan)原(yuan)性強、抗腐(fu)蝕、無(wu)毒(du)及成(cheng)本低而成(cheng)為目前最為廣(guang)泛使用的半導體光催化劑。

TiO2屬于一(yi)種n型(xing)(xing)半導體材(cai)料(liao)，它有三種(zhong)晶型(xing)(xing)——銳鈦礦相(xiang)、金紅石相(xiang)和板(ban)鈦礦相(xiang)，從(cong)熱力學角度看，金紅石是相(xiang)對最穩(wen)定的(de)晶型(xing)(xing)，熔點為1870℃；而銳鈦礦是二氧化鈦的低溫相(xiang)，一般在500℃~600℃時(shi)轉(zhuan)變(bian)為金(jin)(jin)紅石。二氧(yang)化(hua)(hua)鈦晶型轉(zhuan)變(bian)的(de)(de)(de)實質(zhi)是晶胞結(jie)構組成(cheng)單元八面體(ti)的(de)(de)(de)結(jie)構重排。金(jin)(jin)紅石晶型結(jie)構中(zhong)原子排列更(geng)加致密，密度、硬度、介(jie)電常(chang)數更(geng)高，對光的(de)(de)(de)散射也更(geng)大。因(yin)此，金(jin)(jin)紅石是常(chang)用(yong)的(de)(de)(de)白色涂(tu)料(liao)和防紫外線材料(liao)，對紫外線有非常(chang)強的(de)(de)(de)屏蔽作用(yong)，在工(gong)業涂(tu)料(liao)和化(hua)(hua)妝品方(fang)面有著廣泛的(de)(de)(de)應用(yong)。銳(rui)欽礦的(de)(de)(de)帶隙寬度為稍(shao)大于金(jin)(jin)紅石的(de)(de)(de)，光生電子和空穴不(bu)(bu)易在表(biao)面復合，因(yin)而(er)具有更(geng)高的(de)(de)(de)光催化(hua)(hua)活性能夠(gou)直接利用(yong)太陽光中(zhong)的(de)(de)(de)紫外光進(jin)行(xing)光催化(hua)(hua)降解(jie)，而(er)且不(bu)(bu)會引起二次污染。因(yin)此，銳(rui)鈦礦是常(chang)用(yong)的(de)(de)(de)處理(li)環境污染方(fang)面問題的(de)(de)(de)光催化(hua)(hua)材料(liao)。

二、二氧化鈦光催化原理

ZXL-001納(na)米二氧化鈦光催化反應機理：

納米TiO2光(guang)催化降解機理共分為7個步驟來完成(cheng)光催化的過程(cheng)：

1、TiO2+hv→eˉ+h+

2、h++H2O→OH+H+

3、eˉ+O2→OOˉ

4、OOˉ+H+→OOH

5、2OOH→O2+H2O2

6、OOˉ+eˉ+2H+→H2O2

7、H2O2+eˉ→OH+OHˉ

8、h++OHˉ→OH

當一個具有(you)hv能(neng)量大小的光子或者具有大于半導(dao)體禁帶寬(kuan)度Eg的(de)光子射入半導體時(shi)，一個電(dian)子由(you)價帶(VB)激(ji)發到導帶(dai)(CB)，因而在(zai)導帶上產生一個高活性電子（eˉ)，在(zai)價帶上留下(xia)了一個(ge)空穴(h+)，形成(cheng)氧化還原體系。溶解(jie)氧及水和電子(zi)及空穴相互作(zuo)用，最終產生高活性的羥基。OHˉ、O2ˉ、OOHˉ自由基具有強(qiang)氧化(hua)性，能把大多數吸附在(zai)TiO2表面的有(you)機(ji)污染(ran)物降解(jie)為CO2、H2O，把無機污染物氧化或還(huan)原為無害物。

三、二氧化鈦光催化殺菌機理

ZXL-001納米二(er)氧化(hua)鈦(tai)具有很強的(de)光催化(hua)殺菌(jun)作用(yong)。通過對納米TiO2光催化(hua)殺滅革(ge)蘭氏陰、陽性細菌的致死曲線進行對比、常規(gui)培養驗(yan)證和透射電(dian)鏡(jing)觀(guan)察得出結(jie)論(lun)：納米TiO2光催化滅菌首先是(shi)從細(xi)菌細(xi)胞壁(bi)開始，其(qi)產(chan)生的(de)自由基能破(po)壞細(xi)胞壁(bi)結(jie)構，使細(xi)胞壁(bi)斷裂、破(po)損，質膜解體(ti)(ti)，然后進入胞體(ti)(ti)內部破(po)壞內膜和細(xi)胞組分，使細(xi)胞質凝(ning)聚，導(dao)致細(xi)胞內容物溢出，可出現菌體(ti)(ti)空化現象。從而證實(shi)了納米TiO2的(de)抑菌機理是在光催化(hua)作用下，納米(mi)TiO2禁帶上(shang)的電子(zi)由價帶躍遷到(dao)導帶，在(zai)表面形成高活性的電子(zi)-空穴對(dui)，并(bing)進一步形成·OHˉ、·O2ˉ、·OOHˉ通過(guo)一系列(lie)物理化學作用破壞細菌(jun)細胞，從而殺滅細菌(jun)。

四、TiO2光催(cui)化劑優點有哪些？

1、把太(tai)陽能轉化(hua)為化(hua)學(xue)能加以(yi)利用(yong)。

2、降解(jie)速度(du)快，光激發空穴產生(sheng)的·OH是強(qiang)氧(yang)化自由(you)基，可(ke)以在較(jiao)短的時間內(nei)成功的分解包括難降解有(you)機物(wu)(wu)在內(nei)的大多(duo)數有(you)機物(wu)(wu)。

3、降解無選擇(ze)性，幾乎能降解任(ren)何有機污(wu)染(ran)物。4.降解范圍廣(guang)，幾乎(hu)對(dui)所有的污水都可以(yi)采用。

4、具有高穩定性、耐(nai)光腐蝕(shi)、無毒等特點，并且在處理過程(cheng)中不產生二次污染；有機污染物能被(bei)氧化降解為CO2和(he)H2O，并且其對人(ren)體無毒。

5、反(fan)應(ying)條件溫和，投資少，能耗低(di)，用紫外(wai)光(guang)照射或暴(bao)露在太陽光(guang)下即可發生(sheng)光(guang)催化化學反(fan)應(ying)。

6、反應設備簡單，易(yi)于操作控制。光催化反應具有穩定(ding)性，一般(ban)情況下，負載TiO2光催(cui)(cui)化(hua)劑能多次使(shi)用，不影響反應效果，催(cui)(cui)化(hua)作用持久長效。

TiO2能(neng)有(you)效的將廢(fei)水中(zhong)的有(you)機物(wu)(wu)、無機物(wu)(wu)氧(yang)化或還(huan)原為CO2、PO43-、SO42-、NO3-、鹵素離(li)子(zi)等(deng)無機(ji)小分(fen)子(zi)，達到完全無機(ji)化的目的。染料(liao)廢水、農藥廢水、表面活性劑、氯代(dai)物、氟(fu)里(li)昂、含油廢水等(deng)都可以(yi)被TiO2催(cui)化降解。而且TiO2具有殺(sha)菌效(xiao)果，這種特性(xing)幾乎是(shi)無選擇性(xing)的，包(bao)括各種細菌和病毒(du)。

純粹的TiO2需(xu)要紫外線的協助，且作用緩(huan)慢，所以作為器材消毒并不被認可，而隨著TiO2-NCP對可見光(guang)利用(yong)的量(liang)子效(xiao)應的增大，作為(wei)器皿表面(mian)“自(zi)清(qing)潔”的能(neng)力，引起人(ren)們的極(ji)大興致(zhi)。

“自清潔”醫療器材的特點

①只要有(you)可見光存(cun)在，就能產生作(zuo)用。

②光觸媒(mei)本身并不隨時(shi)間(jian)延(yan)長而消耗,使(shi)用壽命持久。

③零廢物，光觸媒在殺滅微生物的同時還消除了微生物的次級代謝產物。