（4）氧化性强： 大量研究表明，半导体光催化具有氧化性强的特点，对臭氧 难以氧化的某些有机物如三氯甲烷、四氯化炭、六氯苯、都 能有效地加以分解，所以对难以降解的有机物具有特别意义， 光催化的有效氧化剂是羟基自由基（HO），HO的氧化性高 于常见的臭氧、双氧水、高锰酸钾、次氯酸等。 （5）广谱性： 光催化对从烃到羧酸的种类众多有机物都有效， 环保署公布 的九大类114种污染物均被证实可通过光催化得到治理，即使 对原子有机物如卤代烃、染料、含氮有机物、有机磷杀虫剂 也有很好的去除效果，一般经过持续反应可达到完全净化。 （6）寿命长： 理论上，催化剂的寿命是无限长的。

  光催化一般是多种相态之间的催化反应。 光触媒在光照条件（可以是不同波长的光照）

  是 光 [Photo=Light] 触媒(催化剂)[catalyst] 尽管光解水制氢技术距离工业化还有一定差距，但这些科研成果给实现这一目标带来希望。 烃、染料、表面活性剂、农药、油类、氰化物等 如纳米TiO2这样微颗粒催化剂固定化成膜后，虽然大大扩宽了这种光催化剂的应用场景范围，能够在同一反应器内实现吸附、催化、分离等有机结合， 但是其光解效率会降低，催化活性没有悬浮相系解决方法的高，而且其强度和耐冲击性也不够，这就要进一步探索多相光催化反应的机理，设 计出合理有效的反应装置。 其中，光催化分解反应机理如下： 研究表明，Ti02为可用于光解水较适宜的电极材料，但其禁带宽度为，只能吸收太阳光中的紫外光和近紫外光，光电转换率仅有0. 光催化氧化反应以半导体为催化剂，以光为能量，将有机物降解为CO2和水。 用该光催化剂在可见光(波长大于420nm)照射下，以空气中氧分子为氧化剂，可将有毒有机污染物2,4,6-三氯苯酚，2,4-二氯苯酚等有效地降解为二 氧化碳、水和氯离子。 由于氢大量地存在于水中，电解法可从水中获得氢气，但电解成本高，而方便廉价的氢气制备成为各国学者的愿望。 烃、染料、表面活性剂、农药、油类、氰化物等 光合作用也可以看作光催化 中心集基础创新研究、技术产品研究开发、工程化研究、科技成果转化、产业化实施和人才培养于一体。 非金属元素B或Ni2O3单一组分改性的光催化剂都没有可见光光催化活性，而二元协同改性，同时实现了扩展光催化剂吸收波长到可见光区域和抑 制空穴/电子对复合的双重目的。 由图可见，半导体能带结构与金属不同的是价带(VB)和导带(CB)之间有一个禁带。 的氧化还原反应，产生H2。 Cary 发现TiO2在光照条件下可非选择性氧化(降

  光催化氧化反应以半导体为催化剂，以光为能量，将有机物降解 为CO2和水。反应机理如下：

  下图是半导体的能带结构示意图。由图可见，半导体能带结构与金 属不同的是价带(VB)和导带(CB)之间有一个禁带。用作光催化剂的半 导体一般具有较大的禁带宽度，有时称为宽带隙半导体。

  当光子能量高于半导体吸收阈值的光照射半导体时，半导体的价带电子发 生带间跃迁，即从价带跃迁到导带，由此产生光生电子和空穴

  的合成词。光触媒是一种在光的照射下，自身不起变化，却能够在一定程度上促进化学 反应的物质，光触媒是利用自然界存在的光能转换成为化学反应所需的

  能量，来产生催化作用，使周围之氧气及水分子激发成极具氧化力的 OH - 及 O 2 - 自由负离子。几乎可分解所有对人体和环境有害的有机物质 及部分无机物质，不仅能加速反应，亦能运用自然界的定侓，不造成 资源浪费与附加污染形成。

  光触媒于1967年被当时还是东京大学研究生的藤岛昭教 授发现。 在一次试验中对放入水中的氧化钛单结晶进行了

  于世，该名称组合了藤岛教授 和当时他的指导教师----东京工 艺大学校长本多健一的名字。

  （1）低温深度反应： 光催化氧化可在室温下将水、空气和土壤中有机污染物完全 氧化成无毒无害的物质。而传统的高温焚烧技术则需要在极 高的温度下才可将污染物摧毁，即使用常规的催化氧化方法 亦需要几百度的高温。 （2）净化彻底：

  它直接将空气中的有机污染物，完全氧化成无毒无害的物质， 不留任何二次污染，目前广泛采用的活性炭吸附法不分解污染 物，只是将污染源转移。

  具体来说（见下图），在光照下，如果光子的能量大于 半导体禁带宽度，其价带上的电子（e-）就会被激发到导 带上，同时在价带上产生空穴（h）。激发态的导带电 子和价带空穴又能重新合并，并产生热能或别的形式散发 掉。当催化剂存在合适的俘获剂、表面缺陷或者其他因素 时，电子和空穴的复合得到抑制，就会在催化剂表面发生 氧化—还原反应。价带空穴是良好的氧化剂，导带电子是 良好的还原剂，在半导体光催化反应中，一般与表面吸附 的H2O，O2反应生成氧化性很活波的羟基自由基（•OH） 和超氧离子自由基（•O2-）。能够把各种有机物氧化直接 氧化成CO2、H2O等无机小分子，而且因为他们的氧化 能力强，使一般的氧化反应一般不停留在中间步骤，不产 生中间产物。