一、二氧化鈦為什么是光催化材料？

在(zai)眾多半導體光催化材料中，TiO2以其化學(xue)性質穩定、氧化-還原性(xing)強(qiang)、抗腐(fu)蝕、無毒(du)及成本低而成為目前最(zui)為廣泛使用的半導體光(guang)催化劑(ji)。

TiO2屬(shu)于(yu)一種(zhong)n型(xing)半導體材料，它有三種晶型(xing)——銳鈦礦相、金紅石相和板鈦礦相，從熱力學角度看，金紅石是相對最穩定的晶型(xing)，熔(rong)點為1870℃；而銳(rui)鈦(tai)礦是(shi)二氧化鈦(tai)的低溫相(xiang)，一(yi)般在500℃~600℃時轉(zhuan)(zhuan)變為金紅石(shi)(shi)。二(er)氧(yang)化鈦晶(jing)型轉(zhuan)(zhuan)變的(de)實質(zhi)是(shi)晶(jing)胞結構(gou)組成單元八面(mian)體的(de)結構(gou)重排(pai)。金紅石(shi)(shi)晶(jing)型結構(gou)中原(yuan)子排(pai)列更(geng)加致密，密度、硬度、介(jie)電(dian)常(chang)數更(geng)高(gao)，對光(guang)(guang)(guang)的(de)散射也更(geng)大。因(yin)此(ci)(ci)，金紅石(shi)(shi)是(shi)常(chang)用(yong)的(de)白色(se)涂(tu)料(liao)(liao)和防紫外線材(cai)(cai)料(liao)(liao)，對紫外線有(you)(you)非常(chang)強的(de)屏蔽作用(yong)，在工業(ye)涂(tu)料(liao)(liao)和化妝品(pin)方面(mian)有(you)(you)著廣泛的(de)應用(yong)。銳欽礦的(de)帶隙(xi)寬度為稍大于金紅石(shi)(shi)的(de)，光(guang)(guang)(guang)生(sheng)電(dian)子和空穴(xue)不(bu)易在表面(mian)復合，因(yin)而具有(you)(you)更(geng)高(gao)的(de)光(guang)(guang)(guang)催(cui)(cui)化活性能(neng)夠直接(jie)利用(yong)太陽光(guang)(guang)(guang)中的(de)紫外光(guang)(guang)(guang)進行(xing)光(guang)(guang)(guang)催(cui)(cui)化降(jiang)解，而且不(bu)會(hui)引(yin)起二(er)次污染。因(yin)此(ci)(ci)，銳鈦礦是(shi)常(chang)用(yong)的(de)處理(li)環境(jing)污染方面(mian)問題(ti)的(de)光(guang)(guang)(guang)催(cui)(cui)化材(cai)(cai)料(liao)(liao)。

二、二氧化鈦光催化原理

ZXL-001納米二氧化(hua)鈦(tai)光催(cui)化(hua)反(fan)應機理：

納米TiO2光催化降解機理共(gong)分為7個步驟來完成(cheng)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(ju)有hv能量大小的光子或者具有大于半導體(ti)禁帶寬(kuan)度(du)Eg的光子射(she)入半導體(ti)時，一(yi)個電(dian)子由價帶(VB)激發到導帶(CB)，因而(er)在導帶(dai)上產生一個高活性電子(zi)（eˉ)，在價帶上留(liu)下(xia)了一個空穴(h+)，形成氧(yang)化(hua)還(huan)原體系。溶解氧(yang)及水和電子及空(kong)穴相互作(zuo)用，最終產生高活性(xing)的羥基。OHˉ、O2ˉ、OOHˉ自由基具有強氧化性，能把大多(duo)數吸附在TiO2表面的(de)有機污染物降解為CO2、H2O，把無(wu)機污(wu)染物氧化(hua)或還(huan)原為無(wu)害物。

三、二氧化鈦光催化殺菌機理

ZXL-001納米二氧(yang)化鈦(tai)具有很強的光催化殺菌作用。通過對納米TiO2光催化殺滅革蘭氏陰(yin)、陽性(xing)細菌的(de)致死曲線進(jin)行對比、常規(gui)培(pei)養驗(yan)證和透射(she)電鏡觀察(cha)得出(chu)結論：納(na)米TiO2光催(cui)化(hua)滅菌首先是從細(xi)(xi)菌細(xi)(xi)胞(bao)壁(bi)開始，其產(chan)生的自由基能破壞細(xi)(xi)胞(bao)壁(bi)結構，使細(xi)(xi)胞(bao)壁(bi)斷裂、破損，質膜解體，然后進入胞(bao)體內部破壞內膜和(he)細(xi)(xi)胞(bao)組分，使細(xi)(xi)胞(bao)質凝聚，導致細(xi)(xi)胞(bao)內容(rong)物溢出，可出現菌體空(kong)化(hua)現象。從而證實了納(na)米TiO2的抑菌機(ji)理是在光(guang)催化作(zuo)用下，納(na)米TiO2禁帶(dai)上的電(dian)子由價(jia)帶(dai)躍遷到導帶(dai)，在(zai)表面形成(cheng)高活性的電(dian)子-空穴對，并進(jin)一步形成·OHˉ、·O2ˉ、·OOHˉ通(tong)過一系列(lie)物(wu)理化學作(zuo)用破壞細(xi)(xi)菌(jun)細(xi)(xi)胞，從(cong)而殺(sha)滅細(xi)(xi)菌(jun)。

四、TiO2光催化劑優點(dian)有哪些？

1、把(ba)太(tai)陽能(neng)轉化(hua)為化(hua)學能(neng)加以(yi)利(li)用。

2、降解速度快，光(guang)激發空穴(xue)產生(sheng)的·OH是強(qiang)氧化自由基，可(ke)以(yi)在較(jiao)短的(de)時間內(nei)成功的(de)分解(jie)包括難降解(jie)有(you)機物在內(nei)的(de)大多數有(you)機物。

3、降解(jie)無選擇性，幾乎能降解(jie)任何有機污染物。4.降解范圍廣(guang)，幾乎對所有的污水都可以采(cai)用。

4、具(ju)有高穩定(ding)性、耐光腐蝕、無毒(du)等特點，并且在處理(li)過(guo)程中(zhong)不產生二次污(wu)染(ran)；有機污(wu)染(ran)物能被氧化降解為CO2和H2O，并且其對人(ren)體無毒。

5、反(fan)應條件溫和，投(tou)資(zi)少，能耗低，用紫(zi)外光照射(she)或暴露在太陽光下(xia)即可(ke)發(fa)生光催化化學反(fan)應。

6、反應設備(bei)簡單，易于操作(zuo)控制。光催(cui)化反應具有穩(wen)定性，一般情(qing)況(kuang)下，負(fu)載TiO2光催化(hua)劑能多次使用，不影響反(fan)應效果，催化(hua)作用持久長效。

TiO2能有(you)效(xiao)的(de)將廢(fei)水中的(de)有(you)機物、無機物氧化或還原為(wei)CO2、PO43-、SO42-、NO3-、鹵素(su)離子等無機小分子，達到(dao)完全無機化的(de)目(mu)的(de)。染料廢水、農藥廢水、表面活性劑、氯代物、氟里(li)昂、含油廢水等都(dou)可以被TiO2催(cui)化降解。而且TiO2具有殺菌(jun)(jun)效果，這(zhe)種特(te)性幾(ji)乎是無選擇性的，包括各種細菌(jun)(jun)和病毒。

純粹的TiO2需要紫(zi)外線(xian)的協助，且作(zuo)用緩慢(man)，所以作(zuo)為器材消毒并不被認可，而隨著TiO2-NCP對可見光利用的(de)量子效應的(de)增大(da)，作為器皿表(biao)面“自清潔”的(de)能力，引起人們的(de)極大(da)興致。

“自清潔”醫療器材的特點

①只要(yao)有可見光(guang)存(cun)在，就能產生作用。

②光(guang)觸媒本身并不隨時間延長(chang)而消(xiao)耗,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。