光催化劑是改變化學(xué)反應(yīng)速率的化學(xué)物質(zhì)，其本身并不參與反應(yīng)。光催化劑就是在光子的激發(fā)下能夠起到催化作用的化學(xué)物質(zhì)的統(tǒng)稱。
工作原理：
光催化劑大多是n型半導(dǎo)體材料(當(dāng)前以為TiO2使用Z廣泛)都具有區(qū)別于金屬或絕緣物質(zhì)的特別的能帶結(jié)構(gòu)，即在價(jià)帶和導(dǎo)帶之間存在一個(gè)禁帶。
由于半導(dǎo)體的光吸收聞值與帶隙具有式K=1240/Eg(eV)的關(guān)系，因此常用的寬帶隙半導(dǎo)體的吸收波長(zhǎng)聞值大都在紫外區(qū)域。當(dāng)光子能量高于半導(dǎo)體吸收閥值的光照射半導(dǎo)體時(shí)，半導(dǎo)體的價(jià)帶電子發(fā)生帶間躍遷，即從價(jià)帶躍遷到導(dǎo)帶，從而產(chǎn)生光生電子(e-)和空穴(l+)。
此時(shí)吸附在納米顆粒表面的溶解氧俘獲電子形成超氧負(fù)離子，而空穴將吸附在催化劑表面的氫氧根離子和水氧化成氫氧自由基。而超氧負(fù)離子和氫氧自由基具有很強(qiáng)的氧化性，能將絕大多數(shù)的有機(jī)物氧化至Z終產(chǎn)物CO2和H2O，甚至對(duì)一些無(wú)機(jī)物也能*分解。
光催化劑應(yīng)用：
1、在環(huán)境治理方面的應(yīng)用
(1)水中無(wú)機(jī)金屬離子的還原:水溶液中金屬離子很難除去，往往伴有二次污染，利用光催化劑還原不僅節(jié)約能源，而且還避免了二次污染。
2、在有機(jī)合成方面
有學(xué)者利用TiO2微粒使純1,3,5,7-四甲基環(huán)四氧硅烷開(kāi)環(huán)聚合，在催化劑表面生成聚甲基氧硅烷，這為光催化劑在有機(jī)合成方面開(kāi)了先河。
3、在能源方面的應(yīng)用
H2被譽(yù)為是Z清潔的能源，而且能量高，是非常有前景的一種燃料。目前，已經(jīng)可以利用光解水制得，自1972年有學(xué)者報(bào)道利用TiO2光催化水制的氫氣以來(lái)在世界范圍內(nèi)引起轟動(dòng)。
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