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影響光氧催化設備性能的因素有哪些

影響光氧催化設備性能的因素有哪些
 
有幾個因素影響光氧催化設備性能。安排了以下幾點進行詳細介紹。
1、催化劑產品結構的影響。
以二氧化鈦為例,二氧化鈦主要有兩種晶型——銳鈦礦和金紅石,它們都屬于四方晶系。兩種晶型都是由相互連接的TO6八面體組成,每個T原子位于八面體的中心,被6個O原子包圍。兩者的主要區別在于八面體的畸變程度和互連方式不同。
金紅石八面體不規則,略正交,其中每個八面體與10個環繞的八面體(包括兩側和8個角)相連;而銳鈦礦八面體則有明顯的正交畸變,其對稱性低于前者,每個八面體與周圍八個八面體(四邊四角)相連。這些結構差異使得兩種類型具有不同的電子能帶結構。銳鈦礦型二氧化鈦的間隙寬度Eg為3.3eV,大于金紅石型二氧化鈦的間隙寬度Eg(Eg為3.1eV)。銳鈦礦二氧化鈦的負導帶對O2的吸附能力更強,比表面積更大,光生電子和空穴容易分離。這些因素使得銳鈦礦型二氧化鈦的光催化活性高于金紅石型二氧化鈦。
2.催化劑粒度的影響。
催化劑的粒徑直接影響光催化活性。當粒徑較小時,單位質量的顆粒數較大,比表面積較大。對于一般的光氧催化設備反應,在反應物充足的條件下,當催化劑表面活性中心密度不變時,表面積越大,吸附的OH越多,活性越高?OH,從而提高催化氧化效率。當粒徑在1 ~ 100 nm范圍內時,會出現量子效應,變成量子化粒子,使得h++e-對具有更強的氧化還原能力,催化活性隨著量子化程度的增加而增加。此外,尺寸的量子化可以使半導體獲得更大的電荷遷移率,大大降低h+和e-復合的幾率,從而提高催化活性。
3.光催化劑用量的影響。
在光氧化催化降解反應中,二氧化鈦在反應前后幾乎不被消耗。二氧化鈦的量對整個降解反應速率有影響。二氧化鈦光催化降解有機磷農藥的結果表明,隨著二氧化鈦用量的增加,有機磷農藥的降解速率開始增加,當當量增加到一定程度時,降解速率沒有增加,而是降低。初始速率增加是由于催化劑的增加?OH增加。當催化劑增加到一定程度時,會影響光吸收。
4.光源和光強的影響。
電壓譜分析表明,由于表面雜質和晶格缺陷的影響,二氧化鈦在寬波長范圍內具有光催化活性。因此,光源的選擇是靈活的,如黑光燈、高壓汞燈、中壓汞燈、低壓汞燈、紫外線燈、殺菌燈等,且波長一般在250 ~ 400 nm范圍內。太陽光作為光源的應用研究也取得了一些進展。實驗表明,相當多的有機物可以被陽光降解。據報道,在低光強下,降解速率與光強呈線性關系,在中等光強下,降解速率與光強的平方根呈線性關系。
5、有機物種類和濃度的影響。
研究表明,DBS、SDS、BSD等陽離子、陰離子和非離子表面活性劑容易被光催化降解,分子中的芳烴比鏈烴結構更容易端裂,從而實現無機化。