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5.3 氧气的吸附及其影响
氧在光催化过程中的吸附(脱附)以及进一步的反应也是研究的一个重要方面。作为反应物之一，氧的存在可能会影响卤代烃气相光催化降解反应速率和转化率、反应产物和中间体的分布甚至反应机理。一般认为，表面吸附的氧能有效的捕集导带电子，从而抑制电子和空穴的重组，提高反应的量子效率。
Beck等[20]利用AES和TPD研究了O2在金红石型TiO2表面的吸附，发现O2在164K、416K和445K三处各有一个脱附峰，同位素标记实验则发现在500K可检测到7%的晶格氧。而对O2在锐钛型TiO2表面的吸附研究只观察到180K的吸附峰。
Pichat[21]等通过测量催化剂的光电导(σ)来研究半导体表面载流子与吸附物种的相互作用。在氧气分压较低时，σ与氧气分压的－1次方成正比，意味着O2-的形成；当氧气分压较高时，σ与氧气分压的－0.5次方成正比，则表明O-或O2-的形成。
Anpo等[19]的研究表明催化剂表面氧的吸附可明显增强能带弯曲，很好的抑制电子和空穴的重组。Gerischer和Heller[22]认为在半导体的PCO过程中，电子向氧的转移可能是速率控制步骤。
5.4 温度和光强等因素的影响
和其他光化学反应一样，光催化反应对温度的变化并不敏感，因为象吸附、脱附这样对温度依赖性强的步骤并不是速率控制步骤。大多数气相光催化反应都是在常温下进行。Anderson等[9]研究了TCE在TiO2表面的降解，发现随着温度的变化(23－62°C)，反应速率基本保持不变。
至于光强对反应速率的影响，一般认为光强较低时反应速率与光强的平方根成正比，光强较高时反应速率与光强成正比[10]。
6 结论及展望
研究表明，半导体气相光催化反应是一种理想的污染治理技术，在环境监测和污染防治领域有着越来越广阔的应用前景。
尚须解决的问题有：a、建立一个统一的标准以便于进行比较和评价(如催化剂反应活性的评价和反应机理的研究)；b、反应机理的进一步探讨；c、反应动力学的研究，尤其是水蒸气和氧气的吸附、对反应的影响以及作用机理；d、拓宽催化剂的光响应范围，使反应能在更温和的条件下进行(如在日光照射下进行反应)；e、反应器的改进和反应条件的优化，做到节能降耗，并便于放大和在实际中的应用。
7 参考文献
[1] Hoffmann M R,Martin S T,Wonyong Choi et al. Environmental Application of Semiconductor Photocatalysis.Chem.Rev.,1995,95(1):69-96
[2] Peral J,Domenech X and Ollis D F.Hetergeneous Photocatalysis for Purification,Decontamination and Deodorization of Air. J.Chem.Technol.Biotechnol.,1997,70:117-140
[3] Dibble L A and Raupp G B.Kinetics of the Gas-solid Hetergeneous Photocatalytic Oxidation of TCE by near UV Illuminated Titannium dioxide.J.Catal.Letters,1990,4:345-348
[4] Driessen M D and GrassianV H. Photooxidation of TCE on Pt/TiO2.J.Phys.Chem.,B 1998,102:1418-1423
[5] 孙奉玉，吴鸣，李文钊等.二氧化钛的尺寸与光催化活性的关系.催化学报,1998,19(3):229-233
[6] Choi C,Termin A and Hoffmann M R.The Role of Metal Ion Dopants in Quanyum-sized TiO2.J.Phys.Chem.,1994,98(51):13669-13679
[7] 张彭义，余刚，蒋展鹏.半导体光催化剂及其改性技术进展.环境科学进展,1997,5(3):1-10
[8] Phillips L A and Raupp G B.Infrared Spectroscopic Investigation of Gas-solid Hetergeneous Photocatalytic Oxidation of TCE.J.Mol.Catal.,1992,77:297-311
[9] Anderson M A,Nishida S Y and Cervera-March S. Photodegradation of TCE in the Gas Phase Using TiO本新闻共 6页,当前在第 5页 1 2 3 4 5 6 |
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