一、二氧化鈦為什么是光催化材料？

在眾多半(ban)導體(ti)光催化材料(liao)中，TiO2以其化(hua)學性質穩定、氧化(hua)-還(huan)原性強(qiang)、抗腐蝕、無(wu)毒及成本(ben)低而成為目(mu)前(qian)最為廣泛使用的半導體光催(cui)化劑。

TiO2屬于一種n型半導體材(cai)料，它有三種晶型——銳鈦礦(kuang)相、金紅石相和板鈦礦(kuang)相，從(cong)熱(re)力學角(jiao)度看，金紅石是相對最穩定的晶型，熔點為(wei)1870℃；而(er)銳鈦礦是二氧化鈦的低(di)溫相(xiang)，一般在500℃~600℃時轉變為(wei)金紅石(shi)。二氧化(hua)(hua)鈦晶(jing)(jing)型轉變的(de)實質是(shi)晶(jing)(jing)胞結(jie)構(gou)組成單(dan)元八面(mian)體的(de)結(jie)構(gou)重排(pai)。金紅石(shi)晶(jing)(jing)型結(jie)構(gou)中原子(zi)排(pai)列更加致密，密度(du)、硬度(du)、介電常數更高(gao)，對(dui)光(guang)的(de)散射(she)也更大。因此(ci)，金紅石(shi)是(shi)常用的(de)白色涂(tu)料(liao)和防紫外線(xian)材料(liao)，對(dui)紫外線(xian)有(you)非常強(qiang)的(de)屏蔽作用，在工業涂(tu)料(liao)和化(hua)(hua)妝品方面(mian)有(you)著廣(guang)泛的(de)應用。銳欽礦(kuang)的(de)帶(dai)隙寬度(du)為(wei)稍大于金紅石(shi)的(de)，光(guang)生電子(zi)和空穴不(bu)易在表(biao)面(mian)復合，因而具有(you)更高(gao)的(de)光(guang)催(cui)化(hua)(hua)活性能夠(gou)直接利用太陽(yang)光(guang)中的(de)紫外光(guang)進行光(guang)催(cui)化(hua)(hua)降解，而且不(bu)會引起二次(ci)污(wu)染。因此(ci)，銳鈦礦(kuang)是(shi)常用的(de)處理環(huan)境污(wu)染方面(mian)問題(ti)的(de)光(guang)催(cui)化(hua)(hua)材料(liao)。

二、二氧化鈦光催化原理

ZXL-001納米二氧化鈦光(guang)催化反應機(ji)理：

納(na)米TiO2光催化降解機理共分為7個步驟來完成光催化的過(guo)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(yi)個具有hv能量大小的光子或者(zhe)具有大于半導體禁帶寬度(du)Eg的(de)光子(zi)射入半導體時，一(yi)個電子(zi)由(you)價帶(VB)激發到導(dao)帶(dai)(CB)，因而在導(dao)帶上產生一(yi)個(ge)高活性電子（eˉ)，在(zai)價帶上留下了一(yi)個空穴(h+)，形成(cheng)氧化還原體系(xi)。溶解氧及水和(he)電子及空(kong)穴相互作用，最終(zhong)產(chan)生高活性的羥基(ji)。OHˉ、O2ˉ、OOHˉ自(zi)由(you)基具(ju)有強(qiang)氧化(hua)性，能把大(da)多數吸附在TiO2表(biao)面的有(you)機污(wu)染物降解為CO2、H2O，把(ba)無機污染(ran)物氧(yang)化或還原為無害物。

三、二氧化鈦光催化殺菌機理

ZXL-001納(na)米二氧(yang)化鈦具有(you)很強的光(guang)催化殺菌作(zuo)用。通過(guo)對納(na)米TiO2光(guang)催化殺滅(mie)革蘭氏(shi)陰、陽性細(xi)菌的致死曲線進行對比、常規培(pei)養驗證(zheng)和透(tou)射電(dian)鏡觀察得出結論：納米TiO2光催化(hua)滅菌(jun)首先(xian)是從細(xi)(xi)菌(jun)細(xi)(xi)胞(bao)(bao)壁(bi)開始，其產生的自由基能破(po)壞細(xi)(xi)胞(bao)(bao)壁(bi)結(jie)構，使細(xi)(xi)胞(bao)(bao)壁(bi)斷裂、破(po)損，質膜解體，然后進(jin)入胞(bao)(bao)體內部破(po)壞內膜和細(xi)(xi)胞(bao)(bao)組分，使細(xi)(xi)胞(bao)(bao)質凝聚，導(dao)致細(xi)(xi)胞(bao)(bao)內容物溢出(chu)(chu)，可出(chu)(chu)現(xian)菌(jun)體空化(hua)現(xian)象。從而證實了納米TiO2的抑(yi)菌(jun)機(ji)理是在光(guang)催化(hua)作用下，納米TiO2禁帶(dai)(dai)(dai)上的(de)電子(zi)由(you)價帶(dai)(dai)(dai)躍遷到導(dao)帶(dai)(dai)(dai)，在表面形成高活性的(de)電子(zi)-空穴對，并進一步形(xing)成·OHˉ、·O2ˉ、·OOHˉ通過一系列物理化學(xue)作用破(po)壞細菌細胞，從而殺滅細菌。

四、TiO2光(guang)催(cui)化劑優點有哪些？

1、把(ba)太陽能(neng)轉(zhuan)化為化學能(neng)加以利用。

2、降解(jie)速度快(kuai)，光(guang)激發空穴產生的(de)·OH是強氧化(hua)自由基(ji)，可以在較(jiao)短的時間內(nei)成功的分(fen)解包(bao)括難降解有機物(wu)在內(nei)的大多數有機物(wu)。

3、降解(jie)無選擇性，幾乎(hu)能降解(jie)任何有機(ji)污(wu)染物。4.降解范圍廣，幾乎對所有的污水都可以采(cai)用(yong)。

4、具有高穩(wen)定性、耐(nai)光腐蝕、無毒等特點，并且在處理過程中(zhong)不產生二次(ci)污染；有機污染物能被氧化降解(jie)為CO2和(he)H2O，并(bing)且其對人體無毒。

5、反(fan)(fan)應(ying)條件溫(wen)和，投資少，能(neng)耗(hao)低，用(yong)紫外光照射或(huo)暴露(lu)在太(tai)陽光下即(ji)可發生光催(cui)化(hua)化(hua)學反(fan)(fan)應(ying)。

6、反應設(she)備(bei)簡單，易于(yu)操作控制。光催化反應具有穩定性，一般情況下，負載TiO2光催化劑能多次使(shi)用，不影(ying)響反(fan)應效(xiao)果，催化作用持久(jiu)長效(xiao)。

TiO2能有效的將(jiang)廢水(shui)中的有機(ji)物(wu)、無(wu)機(ji)物(wu)氧化或還原為CO2、PO43-、SO42-、NO3-、鹵(lu)素離子等無機小分子，達到(dao)完全無機化的目的。染(ran)料廢(fei)水、農藥廢(fei)水、表面(mian)活性劑、氯代物、氟里昂、含油廢(fei)水等都可(ke)以被TiO2催化降解。而且(qie)TiO2具有殺菌效果，這種特性幾乎是無(wu)選擇性的，包(bao)括各(ge)種細菌和病毒。

純粹(cui)的TiO2需要紫外(wai)線的協助，且作用緩慢，所以(yi)作為器材消毒并不被認(ren)可，而隨著TiO2-NCP對(dui)可見光利用的(de)(de)(de)量子效應的(de)(de)(de)增大，作為器皿表面“自(zi)清(qing)潔”的(de)(de)(de)能力，引(yin)起人們(men)的(de)(de)(de)極大興(xing)致。

“自清潔”醫療器材的特點

①只(zhi)要(yao)有可見(jian)光(guang)存(cun)在，就能產生作用(yong)。

②光觸媒本身并(bing)不隨時間延長而(er)消耗,使用壽命(ming)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。