载钯氮化碳对水中双酚A的可见光催化降解性能研究(2)
图1.1 BPA的化学结构
Fig. 1.1 Chemical structure of BPA
1.2 光催化原理
光催化是指在光照条件下，催化剂及其表面吸附物（如O2、H2O和被分解物质等）之间的一种光化学反应。光催化剂通常为半导体材料，其中TiO2在光催化领域应用最为广泛[6]。半导体材料具有一个禁带位于价带和导带之间，为特殊的能带结构。并且半导体的光吸收阈值J和禁带宽度E之间的关系式为：J=1024/E。常用的宽带隙半导体的吸收波长阈值大多处于紫外区，无法吸收可见光[7]。光照射半导体时，一旦光子能量大于半导体吸收阈值，半导体的价带电子便会发生带间的跃迁，从价带跃迁到导带，继而产生了光生电子(e-)和空穴(h+)。吸附在纳米颗粒表面的溶解氧(O2)俘获得到电子形成超氧负离子(O2-)，空穴将吸附在光催化剂表面的水(H2O)和氢氧根离子(OH-)氧化成氢氧自由基(•OH)。超氧负离子与氢氧自由基都具有十分强的氧化性，能将绝大多数有机物氧化成最终产物CO2 和H2O，甚至还能彻底分解一些无机物[8-9]。半导体材料光催化的机理示意图如图1.2所示，若半导体催化剂被大于或等于其禁带能量的光照射时，激发分离出来的电子和空穴可以进一步反应，有A、B、C 和D四个过程的反应途径。其中A与B分别代表着光生电子和空穴在表面和体内重新复合的过程，复合后的光能以热能或其他的形式散发掉；C为光生电子转移到半导体表面从而发挥还原作用；D为光生空穴迁移到材料表面并与供给电子物质反应，从而氧化物质[10]。
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