一、二氧化鈦為什么是光催化材料？

在眾多(duo)半導體光催(cui)化材料中(zhong)，TiO2以其化學性質穩定(ding)、氧化-還(huan)原(yuan)性(xing)強、抗腐(fu)蝕、無毒及(ji)成(cheng)本(ben)低而成(cheng)為目前最(zui)為廣泛(fan)使用的半導體光催(cui)化劑。

TiO2屬于一種(zhong)n型(xing)半導體材(cai)料，它有三(san)種晶(jing)型(xing)——銳鈦礦(kuang)相、金紅(hong)石(shi)相和板鈦礦(kuang)相，從(cong)熱力(li)學角度看(kan)，金紅(hong)石(shi)是(shi)相對(dui)最(zui)穩定的晶(jing)型(xing)，熔點(dian)為1870℃；而銳鈦(tai)礦是二氧化鈦(tai)的低溫相，一般在500℃~600℃時(shi)轉變(bian)為金(jin)(jin)紅石(shi)(shi)(shi)。二氧(yang)化(hua)(hua)鈦(tai)晶(jing)型轉變(bian)的(de)實質是晶(jing)胞結構組(zu)成單元八(ba)面體的(de)結構重排。金(jin)(jin)紅石(shi)(shi)(shi)晶(jing)型結構中(zhong)原(yuan)子排列(lie)更(geng)(geng)加致密，密度、硬度、介電(dian)常數更(geng)(geng)高，對光的(de)散(san)射也(ye)更(geng)(geng)大。因(yin)此(ci)，金(jin)(jin)紅石(shi)(shi)(shi)是常用(yong)的(de)白色涂(tu)料和防紫(zi)外(wai)(wai)線(xian)(xian)材料，對紫(zi)外(wai)(wai)線(xian)(xian)有(you)非常強(qiang)的(de)屏蔽(bi)作用(yong)，在工業涂(tu)料和化(hua)(hua)妝品方面有(you)著(zhu)廣泛的(de)應(ying)用(yong)。銳欽礦(kuang)的(de)帶隙寬度為稍大于金(jin)(jin)紅石(shi)(shi)(shi)的(de)，光生電(dian)子和空穴不易(yi)在表面復合(he)，因(yin)而具(ju)有(you)更(geng)(geng)高的(de)光催化(hua)(hua)活性能夠直接利用(yong)太陽光中(zhong)的(de)紫(zi)外(wai)(wai)光進行(xing)光催化(hua)(hua)降(jiang)解，而且不會引起二次污染。因(yin)此(ci)，銳鈦(tai)礦(kuang)是常用(yong)的(de)處理環(huan)境污染方面問題的(de)光催化(hua)(hua)材料。

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光催化(hua)降解機理共分為7個(ge)步(bu)驟來完(wan)成光催(cui)化的(de)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(dang)一(yi)個(ge)具有hv能量大(da)(da)小(xiao)的光子或者(zhe)具有大(da)(da)于半(ban)導(dao)體禁(jin)帶寬度Eg的光子射入半導體時(shi)，一個(ge)電子由價帶(VB)激(ji)發到(dao)導帶(CB)，因而(er)在(zai)導帶上產生一個高活性電子(zi)（eˉ)，在價帶上留下了一個空穴(h+)，形成氧化還原體系。溶解氧及(ji)水和電子(zi)及(ji)空穴相互作用，最終產(chan)生高活(huo)性的羥基。OHˉ、O2ˉ、OOHˉ自由基(ji)具(ju)有強氧化性，能把大多數(shu)吸(xi)附在TiO2表(biao)面的有機污染物降解(jie)為CO2、H2O，把(ba)無機污染物氧化(hua)或還原為無害物。

三、二氧化鈦光催化殺菌機理

ZXL-001納米二(er)氧(yang)化鈦具(ju)有很(hen)強(qiang)的(de)光催化殺菌作用。通(tong)過對納米TiO2光催化殺(sha)滅(mie)革蘭氏陰、陽性細(xi)菌(jun)的致死曲線進行對比、常規(gui)培養驗證和(he)透射電(dian)鏡觀察得出結論：納米TiO2光催化滅菌(jun)首先是(shi)從(cong)細(xi)(xi)(xi)菌(jun)細(xi)(xi)(xi)胞(bao)(bao)壁(bi)開始，其產生的自由基(ji)能破(po)壞(huai)細(xi)(xi)(xi)胞(bao)(bao)壁(bi)結構，使(shi)(shi)細(xi)(xi)(xi)胞(bao)(bao)壁(bi)斷(duan)裂、破(po)損，質(zhi)膜(mo)解體(ti)，然(ran)后(hou)進(jin)入胞(bao)(bao)體(ti)內(nei)(nei)部破(po)壞(huai)內(nei)(nei)膜(mo)和(he)細(xi)(xi)(xi)胞(bao)(bao)組分(fen)，使(shi)(shi)細(xi)(xi)(xi)胞(bao)(bao)質(zhi)凝(ning)聚，導致細(xi)(xi)(xi)胞(bao)(bao)內(nei)(nei)容(rong)物溢出(chu)，可出(chu)現(xian)菌(jun)體(ti)空化現(xian)象。從(cong)而證實了納米TiO2的抑菌機(ji)理是在光催化作用(yong)下，納(na)米TiO2禁帶(dai)上的(de)電子(zi)由價(jia)帶(dai)躍遷到導帶(dai)，在表面形(xing)成高活性的(de)電子(zi)-空(kong)穴(xue)對，并進一步形成·OHˉ、·O2ˉ、·OOHˉ通過一系列物理(li)化(hua)學作用破壞細(xi)菌細(xi)胞(bao)，從而殺滅細(xi)菌。

四、TiO2光催化劑優(you)點有哪些？

1、把太陽能轉化為化學能加以利用。

2、降解速度快，光激發空穴(xue)產生的·OH是強氧(yang)化自由基，可(ke)以(yi)在較短的時間(jian)內(nei)成(cheng)功(gong)的分解包括(kuo)難降解有機物在內(nei)的大多數有機物。

3、降(jiang)解無(wu)選(xuan)擇性，幾乎(hu)能降(jiang)解任何有機污染(ran)物。4.降(jiang)解范圍廣(guang)，幾(ji)乎(hu)對(dui)所有的污水都可以采(cai)用。

4、具有(you)高穩定性、耐光腐蝕、無毒等特點，并(bing)且在(zai)處(chu)理過程(cheng)中不(bu)產生(sheng)二次污染(ran)(ran)；有(you)機污染(ran)(ran)物能(neng)被氧化降解為CO2和H2O，并且其對人體無毒。

5、反(fan)應條件溫和(he)，投資少，能(neng)耗(hao)低，用紫外光照射或(huo)暴露在太(tai)陽光下即可發生光催化化學(xue)反(fan)應。

6、反應設(she)備簡單，易于操作控制(zhi)。光催化反應具(ju)有穩定性，一(yi)般情況下(xia)，負載TiO2光(guang)催(cui)化(hua)劑能多次使(shi)用，不影響反應效(xiao)果，催(cui)化(hua)作用持久長效(xiao)。

TiO2能有效的將廢(fei)水中的有機物、無機物氧化或還(huan)原(yuan)為CO2、PO43-、SO42-、NO3-、鹵素離子等(deng)無(wu)機(ji)小分子，達到完全無(wu)機(ji)化的(de)目的(de)。染料廢水、農藥廢水、表面活(huo)性劑、氯代(dai)物、氟里昂、含油廢水等(deng)都可(ke)以被TiO2催化降解。而且TiO2具有(you)殺(sha)菌(jun)效果，這種特性幾乎是無選擇(ze)性的，包(bao)括各種細菌(jun)和病毒。

純粹的TiO2需要紫(zi)外線(xian)的協助，且作用緩慢，所以作為器材消毒并不被認(ren)可，而隨著TiO2-NCP對可(ke)見光利用的(de)(de)量子效應的(de)(de)增(zeng)大(da)，作為器皿表面“自(zi)清(qing)潔(jie)”的(de)(de)能力，引起人們的(de)(de)極大(da)興致。

“自清潔”醫療器材的特點

①只要有可見光存在，就(jiu)能(neng)產生作(zuo)用。

②光觸媒本身并不隨(sui)時(shi)間延長而消耗,使用壽(shou)命持久(jiu)。

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。