一、二氧化鈦為什么是光催化材料？

在眾(zhong)多半導體光(guang)催化材料中，TiO2以其化學性質穩定、氧化-還原性(xing)強、抗(kang)腐蝕、無(wu)毒及(ji)成本(ben)低而成為(wei)目(mu)前(qian)最為(wei)廣泛使用的半導體光催(cui)化劑。

TiO2屬于一種(zhong)n型半(ban)導體材料，它(ta)有三種晶型——銳(rui)鈦礦(kuang)相、金(jin)紅石相和板鈦礦(kuang)相，從熱力(li)學(xue)角度看，金(jin)紅石是(shi)相對最穩定的(de)晶型，熔點為1870℃；而銳鈦礦是二氧化鈦的低溫相(xiang)，一般在500℃~600℃時轉變為金(jin)紅(hong)石(shi)。二氧(yang)化(hua)(hua)(hua)鈦晶(jing)(jing)型轉變的(de)(de)實(shi)質是晶(jing)(jing)胞結(jie)構組成單元八面(mian)體的(de)(de)結(jie)構重排。金(jin)紅(hong)石(shi)晶(jing)(jing)型結(jie)構中原子(zi)排列更(geng)(geng)加致(zhi)密(mi)，密(mi)度、硬度、介電常數更(geng)(geng)高(gao)，對(dui)光(guang)(guang)的(de)(de)散射也更(geng)(geng)大(da)。因(yin)此(ci)，金(jin)紅(hong)石(shi)是常用(yong)的(de)(de)白色涂(tu)料(liao)和(he)防紫(zi)外線(xian)材(cai)料(liao)，對(dui)紫(zi)外線(xian)有非(fei)常強的(de)(de)屏蔽作用(yong)，在工業涂(tu)料(liao)和(he)化(hua)(hua)(hua)妝品方面(mian)有著廣泛的(de)(de)應用(yong)。銳欽(qin)礦(kuang)的(de)(de)帶隙寬(kuan)度為稍(shao)大(da)于金(jin)紅(hong)石(shi)的(de)(de)，光(guang)(guang)生(sheng)電子(zi)和(he)空穴不易在表面(mian)復合，因(yin)而具(ju)有更(geng)(geng)高(gao)的(de)(de)光(guang)(guang)催(cui)化(hua)(hua)(hua)活(huo)性能(neng)夠(gou)直接利用(yong)太陽光(guang)(guang)中的(de)(de)紫(zi)外光(guang)(guang)進行光(guang)(guang)催(cui)化(hua)(hua)(hua)降解(jie)，而且不會引(yin)起二次污染。因(yin)此(ci)，銳鈦礦(kuang)是常用(yong)的(de)(de)處理(li)環境污染方面(mian)問題(ti)的(de)(de)光(guang)(guang)催(cui)化(hua)(hua)(hua)材(cai)料(liao)。

二、二氧化鈦光催化原理

ZXL-001納米二氧(yang)化鈦(tai)光(guang)催化反(fan)應(ying)機理(li)：

納米TiO2光催化降解機理共(gong)分為7個步驟來完成(cheng)光催(cui)化(hua)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

當一個具有hv能量大(da)小的光子或(huo)者具(ju)有大(da)于(yu)半(ban)導體禁帶寬度Eg的光子射(she)入半導體時，一個電子由價(jia)帶(VB)激(ji)發(fa)到導帶(CB)，因而(er)在導(dao)帶上產(chan)生一個高活性電(dian)子（eˉ)，在價帶上留下了一個空(kong)穴(h+)，形成氧(yang)化還(huan)原體系。溶解氧(yang)及(ji)水和電子及(ji)空穴相互(hu)作(zuo)用，最(zui)終產生高活(huo)性的羥(qian)基(ji)。OHˉ、O2ˉ、OOHˉ自(zi)由(you)基(ji)具(ju)有強氧化(hua)性，能(neng)把大多(duo)數吸附(fu)在TiO2表面的有機(ji)污染(ran)物(wu)降解為(wei)CO2、H2O，把無(wu)機污染(ran)物(wu)(wu)氧化或還原(yuan)為無(wu)害物(wu)(wu)。

三、二氧化鈦光催化殺菌機理

ZXL-001納米二(er)氧(yang)化(hua)鈦(tai)具有(you)很強的光催化(hua)殺菌作用(yong)。通(tong)過對納米TiO2光催化(hua)殺滅革蘭氏陰(yin)、陽性細菌的致死曲(qu)線進行對比、常規培(pei)養驗(yan)證和透射電(dian)鏡觀察得出(chu)結論：納(na)米TiO2光催化滅菌首先是從細菌細胞壁(bi)(bi)開始，其(qi)產生(sheng)的(de)自(zi)由(you)基能(neng)破壞細胞壁(bi)(bi)結(jie)構，使細胞壁(bi)(bi)斷裂、破損，質(zhi)膜解體，然后進入胞體內部破壞內膜和細胞組分，使細胞質(zhi)凝聚，導(dao)致(zhi)細胞內容物溢(yi)出，可出現(xian)菌體空化現(xian)象。從而(er)證實了(le)納米TiO2的抑菌機理是(shi)在光催化作用下(xia)，納米(mi)TiO2禁帶(dai)(dai)上的(de)電(dian)子(zi)由價帶(dai)(dai)躍遷到導帶(dai)(dai)，在(zai)表(biao)面形成高活性的(de)電(dian)子(zi)-空(kong)穴(xue)對，并進一步形成·OHˉ、·O2ˉ、·OOHˉ通過一系(xi)列物理化(hua)學作(zuo)用破壞細(xi)菌細(xi)胞，從而(er)殺(sha)滅(mie)細(xi)菌。

四、TiO2光(guang)催(cui)化劑(ji)優點有哪些？

1、把(ba)太陽(yang)能轉化為化學(xue)能加以(yi)利用。

2、降解速度(du)快(kuai)，光激發(fa)空穴產(chan)生的·OH是強氧(yang)化自由(you)基，可以在(zai)較短的(de)時(shi)間(jian)內(nei)成功(gong)的(de)分解(jie)(jie)包括(kuo)難降解(jie)(jie)有機(ji)物在(zai)內(nei)的(de)大多(duo)數(shu)有機(ji)物。

3、降解(jie)無選擇性，幾乎能降解(jie)任何有機(ji)污(wu)染(ran)物(wu)。4.降解范圍(wei)廣，幾乎對所有的污水(shui)都可以采用(yong)。

4、具有(you)高穩定性、耐光腐蝕、無毒等(deng)特點(dian)，并且在處理過程中不產生二次污(wu)染(ran)；有(you)機(ji)污(wu)染(ran)物能被(bei)氧化(hua)降解為CO2和(he)H2O，并(bing)且(qie)其對人體無毒。

5、反(fan)應(ying)條(tiao)件溫和，投(tou)資少，能耗低，用紫(zi)外光(guang)照(zhao)射或(huo)暴露在太陽光(guang)下即可發生光(guang)催化(hua)化(hua)學反(fan)應(ying)。

6、反應設(she)備(bei)簡單(dan)，易于操作控(kong)制。光催化反應具有穩定性，一般情(qing)況下，負載(zai)TiO2光催化(hua)劑能(neng)多次使(shi)用，不影響(xiang)反應(ying)效果(guo)，催化(hua)作用持久長效。

TiO2能有效的將廢水(shui)中(zhong)的有機(ji)物(wu)、無機(ji)物(wu)氧化或(huo)還原為CO2、PO43-、SO42-、NO3-、鹵素離子等無機小(xiao)分子，達(da)到完(wan)全無機化的目的。染料廢(fei)(fei)水(shui)、農藥廢(fei)(fei)水(shui)、表面活(huo)性(xing)劑、氯(lv)代物、氟(fu)里昂、含(han)油廢(fei)(fei)水(shui)等都可以被TiO2催化(hua)降(jiang)解。而且(qie)TiO2具有殺(sha)菌效果，這(zhe)種(zhong)特性(xing)幾乎是無選擇性(xing)的(de)，包括各種(zhong)細(xi)菌和(he)病毒。

純粹的TiO2需要紫外線的(de)協助，且作(zuo)用(yong)緩慢，所以作(zuo)為器材消毒(du)并不被(bei)認可，而隨著TiO2-NCP對可見光利用的(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(neng)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(ke)見光存在，就能產生(sheng)作用。

②光觸媒本身并(bing)不隨時間延長而消(xiao)耗,使(shi)用壽命持久(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。