一、二氧化鈦為什么是光催化材料？

在眾(zhong)多半導體光催化(hua)材(cai)料中，TiO2以其化(hua)學性質穩定、氧化(hua)-還(huan)原性(xing)強(qiang)、抗腐蝕(shi)、無毒及成(cheng)本低而成(cheng)為目前(qian)最為廣泛(fan)使用的半導體光(guang)催化劑。

TiO2屬于一(yi)種n型半導(dao)體材料，它(ta)有三種晶型——銳鈦礦相(xiang)(xiang)、金紅(hong)石相(xiang)(xiang)和板鈦礦相(xiang)(xiang)，從熱力學角度看，金紅(hong)石是相(xiang)(xiang)對最(zui)穩定的晶型，熔(rong)點為1870℃；而銳鈦(tai)礦是二氧(yang)化鈦(tai)的低溫相(xiang)，一(yi)般在500℃~600℃時轉(zhuan)變為金紅(hong)石。二氧(yang)化鈦晶(jing)(jing)型(xing)轉(zhuan)變的(de)實(shi)質(zhi)是(shi)晶(jing)(jing)胞結構組成單元(yuan)八(ba)面體的(de)結構重排。金紅(hong)石晶(jing)(jing)型(xing)結構中原子排列更加致密，密度(du)、硬度(du)、介電(dian)常(chang)數(shu)更高(gao)，對光的(de)散射(she)也更大(da)。因(yin)此，金紅(hong)石是(shi)常(chang)用(yong)(yong)的(de)白色涂(tu)(tu)料(liao)和防(fang)紫(zi)外(wai)(wai)線(xian)材(cai)料(liao)，對紫(zi)外(wai)(wai)線(xian)有(you)非常(chang)強的(de)屏蔽作用(yong)(yong)，在(zai)工業(ye)涂(tu)(tu)料(liao)和化妝品方(fang)面有(you)著廣泛的(de)應用(yong)(yong)。銳(rui)欽礦的(de)帶隙(xi)寬(kuan)度(du)為稍大(da)于(yu)金紅(hong)石的(de)，光生電(dian)子和空穴不(bu)易在(zai)表面復合，因(yin)而具有(you)更高(gao)的(de)光催(cui)化活(huo)性能夠直(zhi)接(jie)利用(yong)(yong)太(tai)陽光中的(de)紫(zi)外(wai)(wai)光進行(xing)光催(cui)化降(jiang)解(jie)，而且不(bu)會引起二次污(wu)染。因(yin)此，銳(rui)鈦礦是(shi)常(chang)用(yong)(yong)的(de)處理(li)環境(jing)污(wu)染方(fang)面問題的(de)光催(cui)化材(cai)料(liao)。

二、二氧化鈦光催化原理

ZXL-001納(na)米(mi)二氧化(hua)鈦光催化(hua)反應機理(li)：

納米TiO2光催化降(jiang)解(jie)機(ji)理共(gong)分為7個(ge)步驟來(lai)完(wan)成光催化的過程：

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hv能量大小(xiao)的光子或(huo)者具有大于半導體禁(jin)帶(dai)寬度Eg的光子射(she)入半導體時，一(yi)個(ge)電子由價帶(VB)激(ji)發到導帶(CB)，因而在導(dao)帶上產生一個高(gao)活性電子（eˉ)，在價帶上(shang)留(liu)下了一個空穴(xue)(h+)，形成氧化還原體(ti)系。溶解(jie)氧及(ji)水和電子及(ji)空穴相互作(zuo)用，最終產(chan)生高活(huo)性的羥基。OHˉ、O2ˉ、OOHˉ自由基具有強氧化性(xing)，能(neng)把大(da)多數吸附(fu)在TiO2表面的(de)有機(ji)污(wu)染物降解為CO2、H2O，把無機污染物氧(yang)化(hua)或還原為無害物。

三、二氧化鈦光催化殺菌機理

ZXL-001納(na)米二氧化(hua)鈦具有很強的光催化(hua)殺菌作用。通過對納(na)米TiO2光催化殺滅革蘭氏陰、陽性細(xi)菌(jun)的致死(si)曲線進行(xing)對比、常(chang)規培養驗(yan)證和透射(she)電(dian)鏡觀察得出結論：納米TiO2光催(cui)化(hua)滅(mie)菌(jun)(jun)首先是從(cong)細(xi)(xi)菌(jun)(jun)細(xi)(xi)胞(bao)壁(bi)開始，其產生的自(zi)由(you)基能破壞細(xi)(xi)胞(bao)壁(bi)結構(gou)，使細(xi)(xi)胞(bao)壁(bi)斷裂、破損，質(zhi)膜解體，然(ran)后進入胞(bao)體內部破壞內膜和細(xi)(xi)胞(bao)組分，使細(xi)(xi)胞(bao)質(zhi)凝聚，導致細(xi)(xi)胞(bao)內容物溢出(chu)，可(ke)出(chu)現菌(jun)(jun)體空化(hua)現象。從(cong)而證實了納米TiO2的抑菌(jun)機理(li)是在光催化作用下，納(na)米TiO2禁帶上的電(dian)子由價帶躍遷到導帶，在表面(mian)形成高活(huo)性的電(dian)子-空穴(xue)對，并(bing)進一步形成·OHˉ、·O2ˉ、·OOHˉ通過(guo)一系(xi)列物理化學(xue)作用(yong)破壞細菌細胞，從而(er)殺滅(mie)細菌。

四、TiO2光催(cui)化劑優點有哪些？

1、把(ba)太陽能轉化為化學(xue)能加以利用。

2、降解(jie)速度快，光激(ji)發(fa)空(kong)穴產生的(de)·OH是強氧(yang)化自由(you)基(ji)，可(ke)以在較短(duan)的時間內成功(gong)的分解包括難降解有機(ji)物在內的大多(duo)數有機(ji)物。

3、降解(jie)無(wu)選(xuan)擇性，幾乎能降解(jie)任何有(you)機污染物。4.降解范圍(wei)廣，幾乎對(dui)所有的污水都可以采用。

4、具有高穩(wen)定性、耐光腐蝕、無(wu)毒等(deng)特點，并且在處理過程中不(bu)產生二次污染；有機污染物能被(bei)氧化降(jiang)解為CO2和H2O，并且(qie)其對人體(ti)無毒。

5、反應條件溫和，投資少，能耗低，用紫外(wai)光(guang)照射或暴露在太陽光(guang)下即可(ke)發(fa)生光(guang)催(cui)化(hua)化(hua)學反應。

6、反應設備簡單，易于(yu)操作控(kong)制(zhi)。光催化反應具有(you)穩定性(xing)，一般(ban)情況下，負載TiO2光(guang)催化劑能(neng)多(duo)次使用，不影響反應效(xiao)果(guo)，催化作用持久長效(xiao)。

TiO2能有效的(de)將廢(fei)水(shui)中的(de)有機物、無機物氧化或還原為CO2、PO43-、SO42-、NO3-、鹵素(su)離子(zi)等無(wu)機(ji)小分子(zi)，達到(dao)完全無(wu)機(ji)化的目的。染(ran)料廢水、農藥廢水、表面活性劑(ji)、氯代物、氟里(li)昂、含油廢水等都可以被(bei)TiO2催化降解(jie)。而(er)且TiO2具有殺菌(jun)效果，這種特性(xing)幾乎是(shi)無選擇性(xing)的(de)，包括各種細菌(jun)和病毒(du)。

純(chun)粹的TiO2需要紫外線的(de)協助，且作(zuo)用緩慢，所(suo)以作(zuo)為器(qi)材消毒并不被認可，而隨著(zhu)TiO2-NCP對(dui)可見(jian)光利用的量(liang)子效應的增大(da)，作為器皿表面“自清潔(jie)”的能力，引(yin)起人們的極(ji)大(da)興致。

“自清潔”醫療器材的特點

①只(zhi)要(yao)有可見光存在(zai)，就(jiu)能產生作用(yong)。

②光觸媒本身并不隨時間延長而消耗(hao),使用壽命持久。

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。