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技術原理：

光催化凈化是基于光催化劑 TiO2 在高能紫外線燈照射下具有的氧化還原能力而凈化污

染物。利用光催化凈化技術去除空氣中的有機污染物具有以下特點：

1、直接用空氣中的氧氣做氧化劑，反應條件溫和（常溫 常壓）

2、可以將有機污染物分解為二氧化碳和水等無機小分子，凈化效果*。

3、TiO2 催化劑化學性質穩定，氧化還原性強，成本低，不存在吸附飽和現象，使用

壽命長。

TiO2 的光催化機理：

半導體的能帶結構通常是由一個充滿電子的低能價帶和一個空的高能價帶構成，它們之

間的區域稱為禁帶。禁帶是一個不連續區域。當能量大于或等于半導體帶隙能的光波輻射此

半導體催化劑時，處于價帶的電子(e)就會被激發到導帶上，價帶生成空穴(h+)，從而在半

導體表面產生具有高度活性的空穴/電子對。

TiO2 的帶隙能為 3.2ev，相當于波長為 387.5nm 光子的能量，當 TiO2 受到波長小于

387.5nm 的紫外光照射時，處于價帶的電子就會被激發到導帶上去，從而分別在價帶和導帶

上產生高活性的光生空穴和光生電子。在電場的作用下，電子與空穴發生分離，遷移到粒子

表面的不同位置。熱力學理論表明，分布在 TiO2 表面的空穴可以將吸附在其表面的 OH-和

H2O 分子氧化成•OH。而電子(e-)具有很強的還原性，可使得 TiO2 固體表面的電子受體如 O2

被還原。O2 既可以抑制光催化劑上電子和空穴的復合，提高反應效率，同時也是氧化劑，

可以氧化已經羥化的反應產物，是表面羥基自由基的另一個來源。締合在 Ti4+表面的•OH

的氧化能力*，能夠氧化大部分的有機污染物及部分無機污染物，將其降解為 CO2、

H2O 等無害物質，并且對反應物幾乎無選擇性，因而在光催化氧化中起著決定性的作用。

污染物分子由引風機引入光催化區，大體要經歷紫外線光解、臭氧氧化、電子轟擊、強

氧化劑-OH 的氧化、正氧離子氧化等過程；從結構空間上講，污染物依次經過光觸媒催化區、

紫外燈光解區、光觸媒催化區、氧化區，設計停留時間 1.5s，雙層催化劑結構不但保證了

催化比表面積；同時發揮了均布導流的高能，在有限的空間保證空間上和紫外線無

極燈的充分接觸，增加和提高活性粒子和污染物的接觸機會和時間。

燈管數量計算：

鍵 C-CC=CC≡CC-OC=OC-HO-HO=O

鍵能(KJ/mol)345.6607829352724414463491

真空紫外燈（VUV）可發射 185 nm 和 254 nm 波長的紫外光。其光子能量分別為 647 kJ/mol

和 328 kJ/mol，能直接光解空氣中的水和氧氣，生成羥基自由基、臭氧等高級氧化劑氧化

去除 VOCs

一支 150 W 的真空紫外燈，我們依據質量較好的真空紫外燈的光電轉化效率：185 nm

紫外發光量為 9%，254 nm 紫外發光量為 35%。其極限輸出可用能量：150 ×(9%+35%)= 3.6

×103 kJ

0.066kw?h=237.6kJ

以降解甲苯為例：甲苯包括一個苯環和一個甲基（一個苯環，一個碳碳單鍵和三個碳氫

鍵）。苯環鍵能在 2076 kJ/mol~2866 kJ/mol, C-C 鍵能 345.6 kJ/mol，C-H 鍵鍵能 415.3

kJ/mol。因此，1 mol 甲苯*轉化為 CO2 和 H2O 需要 3667.5 kJ。設風量 10000 m3/h，使

甲苯濃度降低 50 mg/m3。所需降解甲苯重量：10000 m3/h ×50 mg/m3=500 g，所需降解甲

苯摩爾量：500÷92.14=5.4265 mol（1 mol 甲苯 92.14 g）降解 5.4265 mol 甲苯所需能量：

5.4265 mol×3667.5 kJ/mol=19901.78kJ.提供 19901.78 kJ 所需 150 W 真空紫外燈量：

19901.78÷237.6=83.76 支設備應用：

1、室內空氣中的 VOCs

利用光催化氧化技術可以高效降解或*礦化常見的氣相有機污染物，而不產生二次污染。

襲著革，李官賢研究表明，納米級 TiO2 復合一種金屬氧化物制成光催化劑對 NO2、 SO2、

H2S 等酸性氣體和 NH3、 CS2 等堿性氣體去除效果較好，且這些有害氣體可以較為容易地

氧化成為 NO3-、 SO42-等。J.W Tang 等用合成的 CaBi2O4 做催化劑，在可見光下光降解乙

醛，實驗結果表明，光照 2 h 后，乙醛被*分解。

2、汽車尾氣

目前發達國家汽車尾氣凈化器所用的催化劑主要是資源稀少的鉑、釕、銠等貴金屬，從可持

續發展的觀點來看，用資源豐富的金屬氧化物代替貴金屬是發展趨勢。因此，鈣鈦礦型催化

劑和相關氧化物引起了人們的普遍關注，它們除了相對價廉易得外，還因為它們的結構穩定

和具有良好的催化性能。薛屏，高玉琢用浸漬法將鈣鈦礦型復合氧化物成功地載于多孔陶瓷

載體上，大幅度提高了它們的光催化氧化汽車尾氣的活性。

3.設備適合低濃度廢氣凈化、室內空氣凈化，工藝組合“水噴淋+光催化”，例如：醫

院、實驗室空氣凈化，市政污水處理廠除臭、污水泵站除臭、工業車間除臭、烘干工藝廢氣、

垃圾中轉站廢氣。