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光催化降解有机污染物技术研究与优化随着工业化进程的不断加快和人口的不断增加，有机污染物在环境中的排放量也在不断增加。
有机污染物对生态环境和人类健康造成了严重威胁。
因此，研究和优化光催化降解有机污染物技术变得尤为重要。
光催化降解有机污染物技术是利用可见光源、紫外线或者红外线辐射激活光催化剂，产生高活性的自由基并降解有机污染物的一种环境治理技术。
这种技术具有高效、无二次污染、能源利用率高等特点，受到了广泛关注和研究。
首先，为了提高光催化降解有机污染物技术的降解效率，研究者针对不同的有机污染物，通过选择合适的光催化剂、优化催化剂的特性和调节环境条件等措施进行了实验研究。
例如，一些研究表明，采用复合光催化剂相比于单一光催化剂能够提高降解效率。
通过调节复合光催化剂中不同催化剂的成分、比例和载体等，可以获得更好的催化效果。
其次，为了提高光催化降解有机污染物技术的稳定性和重复性，研究者进行了催化剂的再生和寿命延长方面的研究。
例如，一些研究表明，采用纳米级催化剂相比于传统催化剂可以提高催化剂的稳定性和寿命。
纳米级催化剂具有较大的比表面积和较高的活性位点密度，能够更好地吸附有机污染物和释放活性自由基，从而提高反应速率和催化剂的寿命。
此外，为了提高光催化降解有机污染物技术的经济性和实际应用价值，研究者进行了催化剂的制备和反应条件的优化研究。
例如，通过改变催化剂的制备方法、控制催化剂的形貌和尺寸等，可以降低催化剂的制备成本和提高催化剂的稳定性。
同时，通过优化反应条件，如调节溶液pH值、控制温度和光照强度等，可以获得更好的降解效果和经济效益。
最后，光催化降解有机污染物技术还存在一些挑战和问题。
例如，光催化剂的选择和合成、光催化反应机理的研究、反应过程中产生的副产物的处理等仍然需要进一步研究和探索。
同时，光催化降解有机污染物技术在实际应用中还需要面临诸如催化剂的固定化、反应工程设计和规模化应用等方面的挑战。
综上所述，光催化降解有机污染物技术是一项具有巨大潜力的环境治理技术。
光催化降解有机污染物的机理和反应动力学研究近年来, 环境问题愈演愈烈，其中有机污染物的问题尤为严重。
而光催化降解有机污染物作为一种新型的环保技术，正逐渐成为研究的热点。
本文介绍了光催化降解有机污染物的机理和反应动力学研究的最新进展。
一、光化学反应机理光催化降解有机污染物是靠催化剂、光源和有机污染物之间的复杂反应来实现的。
通常，催化剂是指氧化性或还原性强的复合氧化物，例如TiO2、ZnO和Fe2O3等。
在催化物的表面，光催化反应被分为两个阶段，第一步是光激发，即光子被催化物中的电子吸收，使电子升级，催化剂的价带被填满，同时导带获得一个空穴。
在第二步中，空穴和电子被分离并移动至催化剂的表面。
该过程产生了一系列化学反应，包括氧化还原等。
最终生成水和CO2等无害物质。
二、反应动力学在进行光催化降解有机污染物的实验时，研究人员经常关注的是反应编号、曲线和速率等反应动力学参数。
实验结果表明，反应物浓度、光照强度、温度和催化剂种类均对反应动力学参数有影响。
通常情况下，反应速率常数k为反应动力学参数的衡量标准。
由于复杂的反应机理和外部机制的干扰，使得反应动力学的研究难度增加。
研究人员通常采用数学模型，包括反应速率常数、反应动力学方程和批处理反应等方法，来研究反应动力学。
最近几年，研究人员已经开发了新的研究技术，包括计算流体力学模拟、小角度散射、拉曼光谱、X射线光电子能谱等。
这些新的技术不仅使得反应动力学的研究更加精确，同时也能够提高反应的效率和稳定性。
三、研究进展随着科技的不断进步，光催化降解有机污染物的机理和反应动力学研究也取得了巨大的进展。
在反应机理的研究方面，未来的发展重点是寻找新型的催化剂，并探索新的反应机理；在反应动力学方面，将进一步探究反应条件和反应剂类型对反应速率的影响，并进一步提高光催化反应的效率和稳定性。
总之，在光催化降解有机污染物的机理和反应动力学研究方面，我们正处于不断发展的阶段。
未来的研究，将进一步深入挖掘光催化降解技术的内在机理和性质，以期实现更高效、更环保的光催化降解过程。
光催化降解有机污染物的机理研究近年来，随着工业化和城市化进程的加快，有机污染物的排放量不断增加，对水环境和大气环境都造成了严重的污染。
作为一种高效、低成本、环境友好的处理技术，光催化降解有机污染物逐渐受到研究人员的关注。
本文将从光催化的基本原理、有机污染物的降解机理以及影响光催化效果的因素等几个方面探讨光催化降解有机污染物的机理研究。
首先，光催化的基本原理是利用光能激发催化剂表面的电子，使其进入活化状态，从而促使化学反应的进行。
在光催化降解有机污染物的过程中，光照条件下催化剂表面的光生激活的电子会和催化剂表面吸附物种之间的相互作用产生电子转移，激活的电子通过氧化还原反应促使有机污染物分子的氧化降解。
常用的光催化剂主要有二氧化钛、半导体材料等。
其次，有机污染物的降解机理是光催化降解过程中的核心问题。
有机污染物的降解主要包括氧化降解、氢化降解和可选择性降解等不同的机理。
在光催化降解过程中，有机污染物分子通过与氧化还原反应产生的活化的精氧基团和自由基发生反应，从而实现有机污染物的氧化降解。
此外，光催化降解中还可能发生光解和光催化剂表面酸碱特性变化等过程，进一步促进有机污染物的降解。
不同的有机污染物具有不同的分子结构和性质，导致其降解过程也存在差异。
在光催化降解有机污染物的研究中，还有一些影响光催化效果的关键因素需要考虑。
首先是光照条件，光照强度和波长会影响光催化反应的速率和效果。
通常情况下，较强的紫外光照射会提高催化剂表面激活电子的数量，从而增加有机污染物的降解速率。
其次是催化剂的选择和性质，不同的催化剂对有机污染物的降解效果有明显的差异。
比如，二氧化钛具有良好的光催化活性，被广泛用于有机污染物的降解。
此外，催化剂的表面积、孔结构、晶体形貌等因素也会影响光催化效果。
另外，催化剂的寿命和稳定性也是需要考虑的重要因素，催化剂的老化和失活会影响催化效果。
最后是溶液的条件，如pH值、温度、氧气含量等也对光催化降解过程有一定影响。
光催化材料的降解有机污染物实验近年来，随着工业化进程的加快和人们对环境保护意识的提高，有机污染物成为一个严重的环境问题。
有机污染物的排放对水体、大气和土壤造成了严重的污染，对人类健康和生态环境造成了巨大的危害。
因此，寻找一种高效、环保的方法来降解有机污染物成为了科研工作者的重要任务。
光催化技术作为一种新兴的环境治理技术，吸引了众多研究者的关注。
光催化材料的降解有机污染物实验成为了当前研究的热点之一。
光催化材料是一种能够利用光能进行化学反应的材料，通过光催化反应可以将有机污染物分解为无害物质，从而实现有机污染物的降解。
在光催化材料的降解有机污染物实验中，首先需要选择适合的光催化材料。
常用的光催化材料包括二氧化钛、氧化锌、氧化铟等。
这些材料具有良好的光催化性能，能够有效地吸收光能并产生电子-空穴对。
其中，二氧化钛是应用最广泛的光催化材料之一，因其价格低廉、稳定性好、光催化活性高而备受关注。
在实验中，我们可以通过不同的方法制备光催化材料。
一种常用的方法是溶胶-凝胶法。
该方法通过将适量的前驱体溶解在溶剂中，然后加入适量的络合剂和催化剂，在适当的条件下进行反应，最终得到光催化材料。
另一种方法是水热法，该方法通过将适量的前驱体和溶剂放入高压容器中，在高温高压下进行反应，最终得到光催化材料。
在实验中，我们可以选择不同的有机污染物进行降解实验。
常见的有机污染物包括苯系物、酚类物质、农药等。
以苯系物为例，我们可以将其溶解在适量的溶剂中，然后将光催化材料加入到溶液中，并暴露在光源下进行反应。
在实验过程中，我们可以通过监测溶液中有机污染物的浓度变化来评估光催化材料的降解效果。
除了选择合适的光催化材料和有机污染物外，实验条件的控制也是实验成功的关键。
光催化反应受到光源强度、反应温度、溶液pH值等多个因素的影响。
因此，在实验中需要仔细控制这些因素，以保证实验的准确性和可重复性。
在实验结果方面，我们可以通过不同的分析方法来评估光催化材料的降解效果。
光催化降解有机污染物进展近年来，随着环境污染问题的日益严重，寻找高效且环保的处理方式成为了全球范围内的研究热点。
在这方面，光催化技术因其高效、可控和无污染等特点备受关注。
光催化降解有机污染物已取得了一系列重要的进展，本文将对这些进展进行综述。
1. 光催化技术的基本原理光催化技术基于一种特殊的光反应过程，其基本原理是利用半导体光催化剂在可见光或紫外光的照射下，通过光生电子-空穴对来催化物质的降解。
在这一过程中，光生电子和空穴对可以参与氧化还原和自由基反应，从而分解有机污染物为无害的物质。
2. 光催化降解有机污染物的机制在光催化过程中，光生电子和空穴对的生成和反应是实现有机污染物降解的关键。
光催化剂通常采用二氧化钛（TiO2）或氧化锌（ZnO）等半导体材料，它们具有良好的光催化性能和稳定性。
当光子能量大于光催化剂带隙宽度时，可激发电子从价带跃迁至导带，产生光生电子与空穴对。
光生电子具有较强的还原能力，可以还原有机污染物。
空穴对则具有强氧化性，可以氧化有机污染物，或与溶液中的氧分子产生氧化反应。
通过这些反应，有机污染物最终被分解为二氧化碳、水和无害的无机物。
3. 光催化剂的改性与优化为提高光催化降解效率，研究人员对光催化剂进行了改性与优化。
一方面，利用复合材料、掺杂和修饰等方法，可以增强光催化剂的光吸收性能，扩大光响应范围。
例如，将二氧化钛与石墨烯复合，可以提高光催化剂的电子传导性能，同时增强光吸收和光生电子的活性。
另一方面，改变光催化剂的形貌结构和晶体结构，也能够增加其表面积和活性位点数量，提高光催化性能。
4. 光催化反应条件的优化除了光催化剂的改性，光催化降解有机污染物的反应条件也需要进行优化。
光催化剂的光照强度、反应温度和溶液pH值等参数对光催化反应的效果具有重要影响。
适当提高光照强度和反应温度，可以增加光生电子与空穴对的生成速率，进而提高降解速度。
调节溶液pH值，则能够影响光催化剂表面的电荷分布和吸附效果。
实验三、光催化降解有机污染物（一） TiO2纳米光催化剂的制备（溶胶一凝胶法）学时：10一、背景材料治理污染、保护环境，是我国的一项基本国策，随着我国经济的快速发展，环境保护特别是污水处理的任务已经越来越严峻。
纳米结构光催化材料-TiO2胶体及浆料，用以光催化氧化降解有机污染物，能达到净化水质的目的。
目前纳米TiO2颗粒的制备方法有很多种，根据对所要求制备的性状、结构、尺寸、晶型、用途，采用不同的制备方法。
按照原料的不同大致分为两类:气相法和液相法。
气相法是直接利用气体或通过各种手段将物质变为气体，使之在气态下发生物理变化或化学变化，最后在冷却过程中凝聚成纳米粒子的方法。
气相法的特点是粉体纯度高、颗粒尺寸小、颗粒团聚少、组分更易控制。
主要有以下方法:低压气体蒸发法、溅射法和钛醇盐气相水解法。
气相法制备的纳米TiO2具有粒度好、化学活性高、粒子呈球形、凝聚粒子小、可见透光性好及吸收紫外线以外的光能力强等特点，但产率低，成本高，因此目前制备纳米TiO2光催化剂多采用液相法。
液相法是生产各种氧化物颗粒的主要方法。
它的基本原理是:选择一种或多种合适的可溶性金属盐，按所制备的材料组成计量配制溶液，再选择一种沉淀剂(或用蒸发、升华、水解等方法)使金属离子均匀沉淀(或结晶出来)。
液相制备纳米Ti02又可分为沉淀法、溶胶一凝胶法(Sol-Gel)、醇盐水解法等。
溶胶一凝胶法(Sol-Gel method，以下简称S-G法)是以金属醇盐M(OR)-(M=Ti, Na, Mg, Ba, Pb, V, Si等;R=-CH3、一C2H;、一C3H7, 一C4H9等)为原料，无水醇为有机溶剂，加入一定量的酸起抑制快速水解作用，诱导所得粒子间产生静电排斥力，阻止粒子间的碰撞，防止进一步产生大粒子，生成透明均匀的溶胶，经过一定的时间陈化，溶胶凝胶化，湿凝胶进行干燥，得到松散干凝胶粉末，此时十凝胶粉体为无定型结构。
干凝胶粉体再在马弗炉中进行热处理，即可得到Ti02粒子。
光催化降解有机污染物技术研究一、引言随着全球工业化和城市化的不断发展，人类生活和生产过程中产生的有机污染物日益增多，给环境和健康带来了巨大威胁。
为了解决这个问题，科学家们不断研究新技术，其中光催化降解有机污染物技术备受关注。
本文将从理论基础、关键技术和应用研究三个方面对光催化降解有机污染物技术进行综述。
二、理论基础1. 光催化原理光催化降解有机污染物技术是利用光催化剂吸收光能产生电子-空穴对，进而参与氧化还原反应来降解有机污染物。
光催化剂一般采用纳米材料，如二氧化钛（TiO2）。
光照下，光催化剂表面上产生的电子与空穴可以参与氧化和还原反应，形成具有催化活性的自由基，进而降解有机污染物。
2. 反应机理光催化降解反应主要包括降解有机污染物、还原氧化剂（如O2、H2O2）和水解产生的活性羟基（●OH）等几个步骤。
其中，活性羟基是最强的氧化剂，具有很高的氧化能力，可以快速降解大多数有机污染物。
此外，光催化过程中，光照条件、催化剂负载方式以及固体/液体界面等因素也会影响反应效率。
三、关键技术1. 光催化剂的选择光催化剂是光催化降解有机污染物技术的核心。
目前，常用的光催化剂主要有TiO2、ZnO、Fe2O3等。
其中，TiO2是最常用的光催化剂，具有良好的稳定性、光活性和低成本等优点。
此外，合理调控光催化剂的晶型和结构也能提高其光催化活性。
2. 光源设计与优化光源是光催化降解有机污染物技术的能量供应来源。
光源的选择和设计对光催化反应速率和效果有重要影响。
紫外光和可见光是常用的光源类型，其选择取决于光催化剂的光谱响应。
此外，光源的光强和光周期也会影响反应效果，需要根据具体应用调整。
3. 反应器设计与优化反应器的设计与优化对光催化降解有机污染物技术的效率有重要影响。
反应器的主要设计参数包括反应器形状、反应器尺寸、光催化剂负载方式、搅拌速度等。
合理的反应器设计能够提高光催化反应的效率，同时降低反应过程中的质量传递和质量传递的影响。
光催化降解有机污染物的机理和动力学研究有机污染物的产生和排放，是现代社会面临的重要环境问题之一。
这些有机物来源广泛，包括化工厂、制药厂、印染厂等工业生产过程中的废水废气，以及生活污水、农业排放等。
其中，某些有机物由于其难降解性和毒性较大，对环境和人类健康造成了极大的危害。
因此，研究高效、经济的有机污染物治理技术，显得尤为重要。
光催化技术是近年来备受研究和发展的一种化学传递技术，其应用范围广泛，可以解决废水废气处理、生产过程中的催化反应等问题。
光催化降解有机污染物的原理是利用紫外线、可见光等高能量光源激发溶解在光催化反应剂中的电子，激发出电子-空穴对，从而形成活性氧离子和活性自由基，进而催化有机污染物分子的氧化降解。
该过程中，光子和反应剂之间的能量转移和电子传递是两个重要的动力学过程，也是研究光催化反应机制的关键。
光催化降解有机污染物的机理可以分为两个部分：光化学和化学。
光化学过程是指光子与反应剂分子发生的作用。
当光子激发反应剂分子时，反应剂分子中的某些电子被激发为高能态，成为激发态电子。
该激发态电子具有较长的寿命，可以与其他分子中的电子进行交换，从而在激发态电子和基态电子之间形成动态平衡。
化学过程是指经过光化学过程后，物质自身具有的反应能力。
光化学过程所激发的激发态电子可以从反应剂分子跃迁到污染物分子，导致污染物分子的氧化降解。
光催化降解有机污染物的动力学研究，主要是研究反应速率、表观反应速率常数和反应动力学等方面。
反应速率是指单位时间内产生的反应物物质的消耗量，通常使用AOPs测量该反应速率。
AOPs是一种独特的光催化氧化进程，可将污染物快速地氧化分解为无害的无机物。
表观反应速率常数是指光催化反应速率与反应中反应物的浓度之间的比值。
该常数说明了反应的偏离程度，即反应介于不可逆和可逆之间的能力。
反应动力学是指研究反应速率与反应物浓度、温度、压力等因素之间的关系。
反应动力学数据可以用来确定反应机理、优化工艺参数以及解释实验数据等。
光催化降解原理
光催化降解是一种通过光照激活催化剂来降解有机物的过程。
其原理基于光催化剂的电子能带结构和吸附作用。
通常使用的光催化剂是具有半导体性质的材料，如二氧化钛（TiO2）。
在光照条件下，光催化剂表面吸附有机污染物。
光催化剂的电子能带结构中存在带隙，当光照进入光催化剂时，能量可以激发光催化剂的电子跃迁到导带中，同时在价带上留下电子空穴对（H^+和e^-）。
这些电子空穴对具有强氧化和还原能力，在有机污染物存在的情况下，可以促使有机物发生氧化还原反应。
有机污染物吸附在光催化剂表面后，受到光照的激发，光催化剂表面产生的电子空穴对与吸附有机物发生反应。
电子空穴对可以氧化有机物中的氧原子，使其发生裂解反应，进一步降解有机分子。
同时，电子空穴对也可以与水分子发生反应，产生羟基自由基。
羟基自由基具有非常强的氧化能力，可以使有机物中的碳原子发生氧化反应，从而降解有机物。
光催化降解过程中，光照是必需的。
光照提供了能量，激发了光催化剂的电子，使其具有氧化有机物和水的能力。
此外，光照还可以改善光催化剂表面的吸附环境，促进有机物与光催化剂的接触，提高降解效率。
光催化降解技术具有无二次污染、高效率、易操作等优点，因此在水处理、废气治理和环境保护等领域得到广泛应用。
光催化降解废水中有机污染物的研究光催化降解废水中有机污染物是一种利用光催化剂将光能转化为化学能，然后利用化学能将废水中的有机污染物分解为无害物质的技术。
光催化技术具有高效、环境友好等优点，在废水处理领域具有重要的应用前景。
本文将探讨光催化降解废水中有机污染物的研究现状和发展趋势。
光催化降解废水中有机污染物的原理是通过光催化剂吸收光能并激发电子至导带上，形成活性氧和自由基，然后利用这些活性物质降解废水中的有机污染物。
在光催化过程中，催化剂的选择以及光照条件的控制对降解效果有着重要的影响。
研究发现，光催化剂的种类对降解效果有着重要的影响。
目前常用的光催化剂有TiO2、ZnO、CdS等。
这些催化剂能够吸收可见光或紫外线光，并产生活性自由基，对污染物进行降解。
其中，TiO2是最常用的光催化剂之一，具有高光催化活性和化学稳定性。
此外，光照条件的控制也对光催化降解有机污染物的效果至关重要。
光照强度、波长和照射时间等因素均会影响光催化反应的速率和效果。
因此，为了提高光催化降解效果，需要对光照条件进行优化和控制。
在光催化降解废水中有机污染物的研究中，还存在一些问题和挑战。
一方面，光催化技术在实际应用过程中受到了光照条件的限制，尤其是天然光的波动和变化。
另一方面，一些有机污染物在光催化过程中难以完全降解，产生的中间产物对环境具有潜在的危害性。
因此，提高光催化降解的效率和选择适当的光催化剂对于提升技术的实用价值和效果至关重要。
综上所述，光催化降解废水中有机污染物是一种环境友好、高效的废水处理方法。
通过优化光催化剂的选择和光照条件的控制，可以提高降解效果和处理效率。
随着研究的进一步深入，相信光催化技术将在废水处理领域发挥更大的作用，为构建清洁、可持续的社会环境作出贡献。
光催化降解有机污染物19113219 高思睿1、有机污染物处理的重要性在21世纪，能源与环境问题已经成为世界关注的主题，如何减少污染，保护生态平衡，解决环保问题，已经引起各政府决策部门和学术研究部门的高度重视。
水和空气作为人类最宝贵的资源，随着工业进程的加快，大量的废水、废气被排入其中，其中的有毒有机化合物会在人体内富集，给健康带来巨大威胁。
而且在这些化合物中，有部分化合物用平常的处理方法很难将其降解。
我国学者金奇庭等人通过研究观察发现：很多的有机化合物能使厌氧微生物产生明显的毒害作用。
这些有机化合物必须通过一些其他的非生物的降解技术来除去。
光催化处理有机污染物的技术由于其价廉，无毒，节能，高效的优势逐渐成为各界人士研究的重点，光催化的研发也一跃成为当前国际热门研究领域之一。
自1972年日本学者藤島(Fujishima)和本田(Honda)发现TiO2单晶能光电催化分解水以来，光催化氧化还原技术，在污水处理、空气净化、抗菌杀毒、太阳能开发等方面具有广阔的应用前景，受到世界各国的广泛关注，并得到了迅速发展。
大量研究证实：染料、表面活性剂、有机卤化物、农药、油类、氰化物等许多难降解或用其它方法难以去除的有机污染物都能够通过光催化氧化反应有效的降解、脱色、去毒，并最终完全矿化为CO2、H2O及其他无机小分子物质，达到完全无机化的目的，从而消除对环境的污染。
2、光催化剂主要的光催化剂类型：1、金属氧化物或硫化物光催化剂2、分子筛光催化剂3、有机物光催化剂在光催化中采用半导体物质作为光催化剂，有ZnO、CdS、WO3、TiO2等。
由于TiO2具有价廉易得、使用稳定及光活性高等优点，所以在光催化降解中，一般采用它作为光催化剂。
1. TiO2的结构二氧化钛是钛的氧化物。
根据晶型可以划分为金红石型、锐钛矿型和板钛矿型三种。
金红石矿在自然界中分布最广，锐钛矿型TiO2属于四方晶系，板钛矿型TiO2由于属于正交晶系很不稳定，金红石型TiO2相对于锐钛矿型和板钛矿型来说应用较广。
2、两种晶型TiO2的比较金红石的晶格比锐钛矿小，致密度高，具有更好的稳定性和较高的硬度、密度、折射率和介电常数。
锐钛矿在常温下较稳定，必须在高温条件下才可以向金红石型发生转变，且不可逆。
锐钛矿对可见光的反射率高于金红石，对紫外线的吸收能力不如金红石，比金红石的光催化活性高。
金红石的比表面积较小，对O2的吸收能力较差，光生电子和空穴容易复合，降低了金红石的光催化活性。
高活性二氧化钛在实际研究中多为锐钛矿与金红石的混合物，这种复合结构能有效地提高光生电子和空穴的分离效率，这种现象被称为混晶效应。
3、TiO2催化剂的制备普通TiO2催化剂的制备：1、将干燥后的金红石(主要成分TiO2，主要杂质SiO2)与碳粉混合装入氯化炉中，在高温下通入Cl2反应，制得混有SiCl4杂质的TiCl4。
2、利用SiCl4和TiCl4沸点不同将SiCl4分离，得到纯净的TiCl4。
3、在TiCl4中加水、加热，水解得到沉淀TiO2·xH2O。
4、TiO2·xH2O高温分解得到TiO2。
纳米级TiO2颗粒具有巨大的表面积和更强的紫外光吸收能力，因而具有更强的光催化降解能力，能快速将吸附在其表面的有机物分解掉。
纳米级TiO2一般采用水解法来制备，即将四氯化钛或钛酸四丁酯通过水解、沉淀、烘干得到纳米级的TiO2。
纳米级TiO2催化剂的制备：1、将TiO2溶于一定去离子水中。
2、在高温下，水热分解得到TiO2溶胶。
3、通过蒸发除去溶液中的水和HCl，得到锐钛矿与金红石混合晶型的P-25 TiO2。
4、光催化反应机理半导体物质存在着价带、导带和禁带。
被电子占有的能带称为价带，它的最高能级为价带缘。
相邻的那个较高能级即激发态称为导带，它的最低能级即导带缘：价带缘与导带缘的能级差为禁带宽度Eg。
当半导体光催化剂受到光子能量高于半导体禁带宽度的入射光照射时，位于半导体催化剂价带的电子就会受到激发进入导带，同时会在价带上形成对应的空穴，即产生光生电子-空穴对。
光生电子(e-)具有很强的氧化还原能力，它不仅可以将吸附在半导体颗粒表面的有机物活化氧化，还能使半导体表面的电子受体被还原。
而受激发产生的光生空穴(h+)则是良好的氧化剂，一般会通过与化学吸附水（H2O）或表面羟基（OH-）反应生成具有很强氧化能力的羟基自由基（·OH）。
研究表明羟基自由基几乎能够氧化所有有机物并使之矿化。
实验证明一般光催化反应都是在空气气氛中进行，其中一个主要原因就是空气中所含氧气的存在对光催化有促进作用，能加速反应的进行，从原理上分析普遍认为氧气的存在可以抑制光催化剂上电子与空穴的复合，同时它还可以与光生电子作用形成超氧离自由氧O2-，接着与H+生成HO2，最后再生成羟基自由基，因此成为了羟基自由基的另外一个重要来源。
用反应式来表达光催化反应机理：TiO2+hυ→TiO2+h++e-h++e-→热量H2O → H+ +OH-h++ OH-→·OHh++ H2O + O2→·OH+ H++O2-h++ H2O→·OH + H+e-+ O2→·O2-·O2-+ H+→·HO22·HO2→O2+H2O2·HO2+ H2O + e-→H2O2+ OH-H2O2+ e-→·OH + OH-一般的光催化反应就是利用催化剂产生的极其活泼的羟基自由基(·OH)，超氧离子自由基(·O2-)等活性物质将各种有机物污染物直接氧化为CO2、H2O等无机小分子。
但是在气相条件下光催化反应可能并不一定是羟基自由基反应。
有学者研究发现当光催化反应在气态环境下进行时，有时主要起作用的可能是其他物质。
Stafford等[18]发现4-氯苯酚的光催化反应就是光生空穴直接参与反应完成的。
他们在研究后发现这有可能是因为4-氯苯酚的苯环结构可以捕获中间自由基和电子，在没有水蒸气存在时，它能够直接和光生空穴反应，从而达到降解的目的。
5、目前存在的问题迄今为止，对TiO2处理大气有机污染物的研究多以有限的半封闭和封闭空间为主，对大空间的研究较少。
关键在于对TiO2高催化性及长效性的研发，以利于降低处理成本。
纳米TiO2具有优良的光催化性能，但仍然有一些缺陷制约着光催化的大规模应用。
主要由于其带隙较宽，导致其只能被太阳光谱中仅含有3%左右的紫外线激化，这一原因极大的限制了光催化技术的应用。
6、今后的发展方向相对于已经被广泛研究的液-固相半导体光催化降解有机物的废水处理，气-固相半导体光催化氧化反应在许多方面都具有更突出的特点。
普遍认为，在光催化反应的速率方面，由于气体分子的扩散速度相对较快，因此一般气相光催化的反应速率比起液相都提高了几个数量级。
此外，用于气相的催化剂与液相反应相比更易回收，在实现连续化的处理方面更加方便；气相光催化反应条件更加便捷，在常温常压的条件下即可进行反应，直接以空气中的氧气作氧化剂，反应的效率更高；在气相光催化反应过程中使用的光源属冷光性质，对环境的温度没有明显的影响。
利用半导体光催化技术处理空气中的废气的多相光催化过程已经逐渐成为一种理想的环境治理手段。
在环境污染日趋严重的现代社会，TiO2光催化降解有机废气技术具有广泛应用前景，其能耗低，易操作，而且安全清洁等优势使得光催化技术在未来的环境治理中扮演着重要的角色。
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