【摘要】 光催化材料能够利用其自身特殊的半导体能带结构驱动氧化-还原反应，用于氧化分解有机污染物、烟气净化等。

光催化NO氧化-机理

光催化材料能够利用其自身特殊的半导体能带结构驱动氧化-还原反应，用于氧化分解有机污染物、烟气净化等。光催化烟气脱硝技术是净化烟气的一种环境友好型处理工艺，二氧化钛作为光催化剂具有光化学稳定性、无毒、价廉和光催化活性高等优点，在众多领域应用广泛，但是其缺陷在于只能被紫外光催化，为了进一步推进光催化技术的大规模应用进程，研制高量子效率且能被占太阳光42%左右的可见光激发的二氧化钛光催化材料成为研究热点。

 

图1. 烟气光催化反应脱硝机理图

图1为烟气光催化脱硝技术反应机理。半导体光催化剂被波长小于387 nm的光照射后，会被激发产生电子-空穴对，它们的寿命为皮秒级。半导体由于禁带的存在，使得光生电子-空穴能够在其寿命内迁移到催化剂表面。成功分离的电子和空穴与光催化剂表面吸附的H2O或OH-以及O2反应形成羟基自由基(-OH）和超氧离子自由基(O2-)。这些氧化能力较强的活性基团把吸附在光催化剂表面的NO氧化为NO3-、HNO2等物质。具体反应历程如图2所示。

 

图2 光催化反应脱硝的反应历程

光生电子与空穴的复合过程会与上述反应相竞争，包括在半导体颗粒内以及表面的复合，并且光会以热能或其它形式散发掉。其较高的光生载流子的复合概率也是TiO2也限制了工业化进程。

[1] 柏源; 薛建明; 李忠华; 王小明, 光催化氧化NO研究进展,化工进展. 2010,29(03)