工業(yè)廢氣催化凈化設備|催化劑及其光氧化機理

陽光尤其是紫外光照射到半導體催化劑微粒上時,形成光生電子--空穴對。在電場的作用下，電子與空穴有效分離并遷移到納米催化劑微粒表面的不同位置。光生空穴有很強的獲得電子能力,可奪取吸附于半導體微粒表面的有機物或溶劑中的電子，使原本不吸收入射光的物質(zhì)活化而被氧化；電子受體則通過接受納米催化劑微粒表面的電子被還原，水溶液中的光催化氧化還原反應就在納米催化劑微粒表面進行。吸附于納米催化劑微粒表面的水分子被光生空穴氧化后,生成氧化能力和反應活性極強的氫氧自由基(•OH)。

•OH是水中存在的反應活性強的氧化劑, 對作用物無選擇性, 其對細胞的DNA復制和細胞膜代謝帶來有害的影響。

納米催化劑微粒膜本身對微生物細胞性和殺滅作用, 只有在太陽光尤其是紫外光照射下,才具有殺滅的作用。納米催化劑微粒光催化有直接和間接反應兩種不同的機理。光激發(fā)納米催化劑和細胞間的直接反應是光生電子和光生空穴直接和細胞壁、細胞膜或細胞的組成成分反應,導致功能單元失活而令細胞死亡。例如在大腸桿菌被光激發(fā)的納米催化劑微粒完全殺死時, 細胞內(nèi)輔酶A的含量下降而二聚體輔酶A的含量上升。這是因為光激發(fā)納米催化劑產(chǎn)生電子空穴對, 導帶中的光生電子轉(zhuǎn)移給O2 等電子受體,價帶中的光生空穴則接受輔酶A的電子，從而使輔酶A通過雙硫鍵鍵合形成二聚體而導致輔酶A失活。

另一機理則是光激發(fā)納米催化劑與細胞的間接反應，即光生電子或光生空穴與水或水中的溶解氧反應，形成氫氧自由基(•OH)和過氧化氫自由基(HO2•)等活性氧類，這些活性自由基的反應活性和氧化能力強。它們可與細胞壁、細胞膜或細胞內(nèi)的組成成分發(fā)生生化反應，這已被許多實驗研究所證實。

因此，納米催化劑微粒膜光催化機理是光生電子和光生空穴及形成于水中的•OH，•O+2，HO2•和H2O2與細胞壁、細胞膜或細胞內(nèi)的組成成分反應而殺死。

納米納米催化劑的功能在紫外線照射下才具有光催化作用，亦即表現(xiàn)出、作用，且在空氣中極易氧化、吸濕、團聚、性能不穩(wěn)定。通過摻雜貴金屬可以防止電子-空穴對的復合， 促進電子-空穴對的有效分離，從而使催化劑性能更加穩(wěn)定，這些金屬中以銀的能力強。Leo M.Sudnik等應用表面增強Raman光譜檢測了沉積于納米催化劑表面的多晶型銀，發(fā)現(xiàn)了銀離子的光學誘導還原作用，Ag可作為納米催化劑光化學活性劑。其特征是該材料不僅在光照下能產(chǎn)生良好功效，在微弱光甚至無光照條件下同樣能產(chǎn)生效果。[3]

因此，若將納米催化劑與Ag+復合，所得的載銀納米催化劑由于Ag摻雜效應，其光吸收帶隙變窄，吸收光移向長波方向，以至具有可見光催化活性。在無光條件下，可利用Ag+的效果，由此大大拓寬了材料的應用范圍。

過渡金屬摻雜的機理主要是通過引入過渡金屬離子在本征半導體中形成間隙、空位、占據(jù)本征離子亞晶格等方式形成雜質(zhì)缺陷，擴展光吸收范圍。同時這些缺陷可能成為光生電子或空穴的捕獲中心使電子與空穴有效分離。

盧安賢等用溶膠一凝膠法制備了Fe納米二氧化鈦光催化薄膜，認為[Fe]／[納米催化劑](摩爾比)為0.005時薄膜對敵敵畏的降解率。肖美群等應用電化學陽極氧化法制備不同F(xiàn)e摻雜量的納米催化劑薄膜，發(fā)現(xiàn)摻Fe后納米催化劑薄膜吸收帶邊明顯向長波方向移動，F(xiàn)e的濃度為1.08％的納米催化劑薄膜紅移現(xiàn)象明顯，歸因于Fe的3d軌道電子激發(fā)到導帶上。不同摻鐵方式對納米催化劑薄膜光催化活性影響不同，梁園園等以化學純的鈦酸正四丁酯為主要原料采用溶膠凝膠工藝在普通玻璃表面制備表面摻鐵與體相摻鐵的納米催化劑薄膜，光催化降解甲基橙溶液時，體相摻鐵的劑量為n(Fe)／n(Ti)=O.12％，表面摻鐵的劑量為n(Fe)／n(Ti)=1.5％，而表面摻鐵薄膜的光催化表觀速率常數(shù)比體相摻鐵的值要高1.5倍，根據(jù)AES的譜圖分析其原因是表面摻鐵薄膜的鐵集中于薄膜外層，與體相摻雜的薄膜相比增加了納米催化劑的表面缺陷，使電子與空穴有效分離，有效地轉(zhuǎn)移了電荷，光催化活性得到增強，因而表面摻雜優(yōu)于體相摻雜。[1]

另外，利用陰離子摻雜，多離子摻雜的實驗均有報道，其結(jié)果表明多種摻雜元素均對納米催化劑光催化性能有所提高，其更深入的研究及理論仍有待發(fā)展。

光等離子空氣凈化器凈化原理我們的產(chǎn)品采用的是光等離子的凈化原理，直觀地說，光等離子是采用高級光化學技術所形成的一種高級氧化技術，幾年前由美國科學家提出的概念，通過有兩種波長的特種紫外光源，能產(chǎn)生出一系列強烈的光、電等離子體集群，統(tǒng)稱為光等離子。 EUV系列光等離子空間凈化器是由本公司自主研發(fā)生產(chǎn)的高科技專利產(chǎn)品，采用目前世界上的光等離子凈化技術，以由我公司獨有的航天技術專利研制成功的特種紫外光源為核心部件，利用其產(chǎn)生的特種雙波段紫外光的作用，迅速、的在空氣中形成光等離子體，從而能夠、、迅速的對使用空間內(nèi)的空氣進行凈化。它集有效怯臭、和殺毒于一體，杜絕二次污染的產(chǎn)生，能夠釋放和補給被稱為空氣維生素的負氧離子，適用于在室內(nèi)、衛(wèi)生間、車內(nèi)、醫(yī)院、學校、地鐵、賓館等各種場所應用。 光等離子凈化器效果已經(jīng)被以下機構(gòu)認可并推廣 1.美國環(huán)保局(EPA) 2.美國國家技術轉(zhuǎn)讓中心(National Technology Transfer Center

) 3.國家環(huán)境研究中心(NCER National Center for Environmental Research) 在美國生物技術公司和美國國家實驗室聯(lián)合試驗的結(jié)論中，光等離子凈化技術被描述成為比目前世界上其他凈化技術的凈化速度快500-1000倍。原因是它能產(chǎn)生上述一群光等離子氧化物集團。和傳統(tǒng)的高壓放電產(chǎn)生O3同時也產(chǎn)生氮氧化物副作用具有本質(zhì)不同的是，以紫外光為源頭所產(chǎn)生出的這類綜合性強氧化物，不會對空氣中氮等分子進行電離，這些氧化物質(zhì)非常純凈，其凈化結(jié)果沒有殘留物，不會帶來任何副作用，而且速度比通常的氯化物凈化快數(shù)千倍，既又。故在摧毀、霉菌和病毒、綜合性有機污染等凈化能力上，是任何一種其他凈化技術所無法相提并論的，也不是過濾、負離子、臭氧等手段相加所能匹敵。正因為此，光等離子技術才會被美國政府認定為目前世界上的凈化技術。 傳統(tǒng)的方法主要有三種：一是紫外線，二是試劑，三是加熱。這些方法已被人們習慣使用，其性、可靠性已被長期的實踐所證實。但是它們也有各自的缺陷。

紫外線：以光波輻射作用，光波為直線傳播，其照射強度與距離平方成反比，只有照射到的位置且達到照射標準才有效果。并且所有紫外燈的能力隨使用時間的增加而減弱。紫外線的主要問題在于：它穿透能力小，在紫外線照射不到的地方，效果不好；其能力隨著使用時間的增加而減小，而且燈管壽命短，更換過于頻繁，運行費用較高?；瘜W試劑： 化學試劑藥味大，不能自然排出，需要空調(diào)長時間置換新風，從而增加了能耗。同時也存在二次污染的問題，剩余的直接排入大氣，造成對周圍環(huán)境的污染。如甲醛熏蒸，操作麻煩，熏蒸時間長，有二次污染物，對人體有危害。并且在后的幾天內(nèi)，其懸浮粒子數(shù)還會增加。

加熱：包括干熱和濕熱，其缺點是溫度高，能耗大，有的物品如原材料、儀器儀表、塑料制品等就不宜加熱。

以上三種方法的弊端是客觀存在的，也是無法避免的。本公司經(jīng)營光等離子空氣凈化器，質(zhì)量保證，歡迎咨詢洽談。