一,、二氧化鈦為什么是光催化材料？

在眾多半導(dǎo)體光催化材料中,，TiO2以其化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定,、氧化-還原性強(qiáng)、抗腐蝕,、無(wú)毒及成本低而成為目前最為廣泛使用的半導(dǎo)體光催化劑。

TiO2屬于一種n型半導(dǎo)體材料,，它有三種晶型——銳鈦礦相,、金紅石相和板鈦礦相，從熱力學(xué)角度看，金紅石是相對(duì)最穩(wěn)定的晶型,，熔點(diǎn)為1870℃,；而銳鈦礦是二氧化鈦的低溫相，一般在500℃~600℃時(shí)轉(zhuǎn)變?yōu)榻鸺t石,。二氧化鈦晶型轉(zhuǎn)變的實(shí)質(zhì)是晶胞結(jié)構(gòu)組成單元八面體的結(jié)構(gòu)重排,。金紅石晶型結(jié)構(gòu)中原子排列更加致密，密度,、硬度,、介電常數(shù)更高，對(duì)光的散射也更大,。因此,，金紅石是常用的白色涂料和防紫外線材料，對(duì)紫外線有非常強(qiáng)的屏蔽作用,，在工業(yè)涂料和化妝品方面有著廣泛的應(yīng)用,。銳欽礦的帶隙寬度為稍大于金紅石的，光生電子和空穴不易在表面復(fù)合,，因而具有更高的光催化活性能夠直接利用太陽(yáng)光中的紫外光進(jìn)行光催化降解,，而且不會(huì)引起二次污染。因此,，銳鈦礦是常用的處理環(huán)境污染方面問(wèn)題的光催化材料,。

二、二氧化鈦光催化原理

ZXL-001納米二氧化鈦光催化反應(yīng)機(jī)理：

納米TiO2光催化降解機(jī)理共分為7個(gè)步驟來(lái)完成光催化的過(guò)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(dāng)一個(gè)具有hv能量大小的光子或者具有大于半導(dǎo)體禁帶寬度Eg的光子射入半導(dǎo)體時(shí)，一個(gè)電子由價(jià)帶(VB)激發(fā)到導(dǎo)帶(CB),，因而在導(dǎo)帶上產(chǎn)生一個(gè)高活性電子（eˉ),，在價(jià)帶上留下了一個(gè)空穴(h )，形成氧化還原體系,。溶解氧及水和電子及空穴相互作用,，最終產(chǎn)生高活性的羥基。OHˉ,、O2ˉ,、OOHˉ自由基具有強(qiáng)氧化性,，能把大多數(shù)吸附在TiO2表面的有機(jī)污染物降解為CO2、H2O,，把無(wú)機(jī)污染物氧化或還原為無(wú)害物,。

三、二氧化鈦光催化殺菌機(jī)理

ZXL-001納米二氧化鈦具有很強(qiáng)的光催化殺菌作用,。通過(guò)對(duì)納米TiO2光催化殺滅革蘭氏陰,、陽(yáng)性細(xì)菌的致死曲線進(jìn)行對(duì)比、常規(guī)培養(yǎng)驗(yàn)證和透射電鏡觀察得出結(jié)論：納米TiO2光催化滅菌首先是從細(xì)菌細(xì)胞壁開(kāi)始,，其產(chǎn)生的自由基能破壞細(xì)胞壁結(jié)構(gòu),，使細(xì)胞壁斷裂、破損,，質(zhì)膜解體,，然后進(jìn)入胞體內(nèi)部破壞內(nèi)膜和細(xì)胞組分，使細(xì)胞質(zhì)凝聚,，導(dǎo)致細(xì)胞內(nèi)容物溢出,，可出現(xiàn)菌體空化現(xiàn)象。從而證實(shí)了納米TiO2的抑菌機(jī)理是在光催化作用下,，納米TiO2禁帶上的電子由價(jià)帶躍遷到導(dǎo)帶,，在表面形成高活性的電子-空穴對(duì)，并進(jìn)一步形成·OHˉ,、·O2ˉ,、·OOHˉ通過(guò)一系列物理化學(xué)作用破壞細(xì)菌細(xì)胞，從而殺滅細(xì)菌,。

四,、TiO2光催化劑優(yōu)點(diǎn)有哪些？

1,、把太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能加以利用,。

2、降解速度快,，光激發(fā)空穴產(chǎn)生的·OH是強(qiáng)氧化自由基,，可以在較短的時(shí)間內(nèi)成功的分解包括難降解有機(jī)物在內(nèi)的大多數(shù)有機(jī)物。

3,、降解無(wú)選擇性,，幾乎能降解任何有機(jī)污染物。4.降解范圍廣,，幾乎對(duì)所有的污水都可以采用,。

4、具有高穩(wěn)定性,、耐光腐蝕,、無(wú)毒等特點(diǎn),，并且在處理過(guò)程中不產(chǎn)生二次污染；有機(jī)污染物能被氧化降解為CO2和H2O,，并且其對(duì)人體無(wú)毒。

5,、反應(yīng)條件溫和,，投資少，能耗低,，用紫外光照射或暴露在太陽(yáng)光下即可發(fā)生光催化化學(xué)反應(yīng),。

6、反應(yīng)設(shè)備簡(jiǎn)單,，易于操作控制,。光催化反應(yīng)具有穩(wěn)定性，一般情況下,，負(fù)載TiO2光催化劑能多次使用,，不影響反應(yīng)效果，催化作用持久長(zhǎng)效,。

TiO2能有效的將廢水中的有機(jī)物,、無(wú)機(jī)物氧化或還原為CO2、PO43-,、SO42-,、NO3-、鹵素離子等無(wú)機(jī)小分子,，達(dá)到完全無(wú)機(jī)化的目的,。染料廢水、農(nóng)藥廢水,、表面活性劑,、氯代物、氟里昂,、含油廢水等都可以被TiO2催化降解,。而且TiO2具有殺菌效果，這種特性幾乎是無(wú)選擇性的,，包括各種細(xì)菌和病毒,。

純粹的TiO2需要紫外線的協(xié)助，且作用緩慢,，所以作為器材消毒并不被認(rèn)可,，而隨著TiO2-NCP對(duì)可見(jiàn)光利用的量子效應(yīng)的增大，作為器皿表面“自清潔”的能力,，引起人們的極大興致,。

“自清潔”醫(yī)療器材的特點(diǎn)

①只要有可見(jiàn)光存在,，就能產(chǎn)生作用。

②光觸媒本身并不隨時(shí)間延長(zhǎng)而消耗,使用壽命持久,。

③零廢物,，光觸媒在殺滅微生物的同時(shí)還消除了微生物的次級(jí)代謝產(chǎn)物。