一、二氧化鈦為什么是光催化材料？

在眾多半導體光(guang)催(cui)化材(cai)料(liao)中，TiO2以其化(hua)學性(xing)質穩定(ding)、氧化(hua)-還原性強、抗腐蝕(shi)、無(wu)毒及成本(ben)低而成為目前最為廣泛(fan)使用的半導(dao)體光催化劑。

TiO2屬于一種n型(xing)半(ban)導體材料，它有三種晶型(xing)——銳鈦礦相、金(jin)紅(hong)石相和板(ban)鈦礦相，從熱力學角度看，金(jin)紅(hong)石是相對最穩定的晶型(xing)，熔點為1870℃；而銳(rui)鈦(tai)礦是(shi)二氧化(hua)鈦(tai)的低(di)溫相，一般(ban)在500℃~600℃時轉(zhuan)(zhuan)變為金(jin)紅(hong)石(shi)(shi)(shi)。二(er)氧化鈦(tai)(tai)晶(jing)型(xing)轉(zhuan)(zhuan)變的(de)(de)(de)(de)實質是晶(jing)胞結構組成單元八面體的(de)(de)(de)(de)結構重排。金(jin)紅(hong)石(shi)(shi)(shi)晶(jing)型(xing)結構中原子(zi)排列(lie)更(geng)加致密(mi)(mi)，密(mi)(mi)度(du)、硬度(du)、介電常(chang)(chang)數更(geng)高，對光(guang)的(de)(de)(de)(de)散射也更(geng)大。因(yin)此，金(jin)紅(hong)石(shi)(shi)(shi)是常(chang)(chang)用的(de)(de)(de)(de)白色涂料(liao)和(he)防紫外(wai)線材料(liao)，對紫外(wai)線有非常(chang)(chang)強(qiang)的(de)(de)(de)(de)屏蔽(bi)作用，在(zai)工業(ye)涂料(liao)和(he)化妝品(pin)方面有著廣(guang)泛的(de)(de)(de)(de)應用。銳(rui)欽礦的(de)(de)(de)(de)帶隙寬度(du)為稍(shao)大于金(jin)紅(hong)石(shi)(shi)(shi)的(de)(de)(de)(de)，光(guang)生(sheng)電子(zi)和(he)空(kong)穴不易在(zai)表面復(fu)合，因(yin)而具有更(geng)高的(de)(de)(de)(de)光(guang)催(cui)化活性能夠直接利用太陽(yang)光(guang)中的(de)(de)(de)(de)紫外(wai)光(guang)進行光(guang)催(cui)化降解，而且不會引(yin)起二(er)次污染。因(yin)此，銳(rui)鈦(tai)(tai)礦是常(chang)(chang)用的(de)(de)(de)(de)處理(li)環境(jing)污染方面問(wen)題(ti)的(de)(de)(de)(de)光(guang)催(cui)化材料(liao)。

二、二氧化鈦光催化原理

ZXL-001納米二氧化鈦光催化反(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

當一個具有hv能量大(da)小的(de)光子或者具有大(da)于半導體禁帶寬度Eg的(de)光(guang)子(zi)(zi)射入(ru)半導體時，一(yi)個電(dian)子(zi)(zi)由價帶(VB)激(ji)發到導帶(CB)，因而在導帶上產生(sheng)一個(ge)高活性電子（eˉ)，在(zai)價帶上留下了一個(ge)空(kong)穴(xue)(h+)，形成氧化還原(yuan)體系。溶解(jie)氧及(ji)(ji)水和(he)電子及(ji)(ji)空穴相(xiang)互作用，最終產(chan)生(sheng)高活性的羥(qian)基。OHˉ、O2ˉ、OOHˉ自由基(ji)具有(you)強氧(yang)化性，能把大多數吸附在TiO2表面的有(you)機污染(ran)物(wu)降解(jie)為CO2、H2O，把無(wu)機污染物氧化(hua)或還原為(wei)無(wu)害(hai)物。

三、二氧化鈦光催化殺菌機理

ZXL-001納(na)米(mi)(mi)二氧化鈦具有很強的光(guang)催(cui)化殺菌作用。通過對納(na)米(mi)(mi)TiO2光催化殺(sha)滅(mie)革蘭氏陰、陽(yang)性細(xi)菌(jun)的致死曲(qu)線進行對比、常規培養驗證和透射電鏡觀(guan)察得(de)出結論：納米(mi)TiO2光催化(hua)滅菌首先是從細(xi)菌細(xi)胞(bao)壁開始，其(qi)產生的自由基能破(po)壞細(xi)胞(bao)壁結(jie)構，使細(xi)胞(bao)壁斷裂、破(po)損(sun)，質(zhi)膜解體(ti)(ti)，然后進入胞(bao)體(ti)(ti)內部破(po)壞內膜和(he)細(xi)胞(bao)組分，使細(xi)胞(bao)質(zhi)凝聚，導致細(xi)胞(bao)內容物溢出，可出現菌體(ti)(ti)空化(hua)現象。從而證實了納(na)米TiO2的抑菌機理是在光催化作用下，納(na)米TiO2禁帶上的(de)電子(zi)由價帶躍遷到導帶，在表(biao)面(mian)形成高活性的(de)電子(zi)-空穴對，并(bing)進一步形成·OHˉ、·O2ˉ、·OOHˉ通過一系列物理化學作用(yong)破壞細菌(jun)細胞，從而殺(sha)滅細菌(jun)。

四、TiO2光(guang)催化劑優點有哪些？

1、把太陽能轉化(hua)為(wei)化(hua)學能加以利(li)用。

2、降解速度快，光激發空(kong)穴產生的·OH是強氧化自由基，可以(yi)在較短的時間內(nei)成(cheng)功的分解包括難(nan)降解有(you)機物(wu)在內(nei)的大多(duo)數有(you)機物(wu)。

3、降解無選(xuan)擇性，幾(ji)乎能降解任何有機污(wu)染物。4.降(jiang)解范圍廣，幾乎對所有(you)的污(wu)水都可以采(cai)用。

4、具(ju)有高穩定性、耐(nai)光腐蝕、無毒(du)等特點，并(bing)且在處(chu)理(li)過程中不產生二次污染；有機污染物(wu)能被氧化降解為CO2和H2O，并且(qie)其對人(ren)體無毒。

5、反應條件溫(wen)和，投資少，能耗低，用紫外光照(zhao)射或暴露在太陽光下即可發生光催化化學反應。

6、反(fan)應設備(bei)簡單，易于操作控制。光(guang)催化反(fan)應具有穩(wen)定性(xing)，一般情況下，負載TiO2光催化劑能(neng)多次使用，不影響(xiang)反應效果，催化作用持久長效。

TiO2能有(you)(you)效的將廢水中的有(you)(you)機物、無機物氧化或還原為(wei)CO2、PO43-、SO42-、NO3-、鹵素離子等無機小分子，達到完全無機化的(de)目的(de)。染料廢(fei)水(shui)、農藥廢(fei)水(shui)、表(biao)面活性劑、氯代物、氟里昂、含(han)油廢(fei)水(shui)等都可(ke)以被TiO2催化降(jiang)解。而且TiO2具(ju)有殺菌效果(guo)，這種特性(xing)幾乎是無(wu)選擇性(xing)的，包(bao)括各種細菌和病毒(du)。

純粹(cui)的TiO2需要紫(zi)外線的(de)協(xie)助，且作用緩慢，所以作為器材消毒并不被認可，而隨著TiO2-NCP對(dui)可見光利用的(de)量(liang)子(zi)效應的(de)增大，作(zuo)為器(qi)皿表面“自清潔”的(de)能力，引(yin)起人們的(de)極(ji)大興致(zhi)。

“自清潔”醫療器材的特點

①只(zhi)要有可見光存在，就能產生作用。

②光觸媒本(ben)身(shen)并(bing)不隨時間(jian)延長而消耗,使用壽命持久(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。