ゆうきはいき

一、光触媒酸化装置概要

光触媒浄化技術は主に光触媒二酸化チタン（TiO 2）を用いて外部から放射された光エネルギーを吸収し、それを直接化学エネルギーに転換させる。エネルギーが禁制帯幅より大きい光が半導体に照射されると、光励起電子は伝導帯に遷移し、伝導帯電子（e−）を形成し、同時に価電子帯に正孔次数（h＋）を残す。半導体バンドの不連続性により、電子と正孔の寿命が長く、それらは電界によってまたは拡散によって運動し、半導体触媒粒子の表面に吸着した物質と酸化還元反応を起こしたり、表面格子欠陥に捕捉されたりすることができる。正孔と電子は触媒粒子内部や表面でも直接複合することができ、正孔は触媒粒子表面に吸着したHO−またはH 2 Oと作用してラジカルHO・を生成することができ、HO・は活性の高い粒子であり、多種の有機物を無選択に酸化して鉱化することができる。

二、光触媒酸化設備の浄化原理

光触媒反応の本質は、光電変換における酸化還元反応である。に従ってはんどうたいの電子構造であり、半導体（光触媒）がそのバンドギャップエネルギー（Eg）よりも大きなエネルギーを持つ光子を吸収すると、電子（e−）は価電子帯から伝導帯に遷移し、価電子帯には正に帯電した正孔（e−）が残る。価電子帯正孔は強い酸化性を有し、伝導帯電子は強い還元性を有し、それらは直接反応物と作用することができ、また光触媒に吸着した他の電子供与体と受容体と反応することができる。例えば正孔は酸化させ、電子は空気中のO 2を還元させ、H 2 O 2、・OH基と・H 2 Oを生成することができ、これらの基の酸化能力はいずれも強く、有機汚染物を効果的に酸化させ、最終的にCO 2、H 2 Oに分解し、VOCsを除去する目的を達成することができる。

一般的にナノ半導体粒子を光触媒として採用するのは、①量子サイズ制限領域による吸収辺の青方偏移、②バルク材料に比べて、量子井戸中の熱キャリア冷却速度が低下し、量子効率が向上する、③ナノTiO 2が有する量子サイズ効果により、その導電性及び価電子性準位は分離した準位になり、エネルギーギャップが広くなり、導電性電位はより負になり、価電子性電位はより正になり、これらはより強い酸化還元能力を備え、それにより触媒活性が大幅に向上する、④ナノ粒子は表面積よりも大きく、粒子に有機物を吸着する能力を強くさせ、これは触媒反応に非常に有利であり、粒子径が小さいほど、電子と正孔の複合確率が小さくなり、電荷分離効果が高くなり、触媒活性を高める。

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環境保護コンサルタント：楊華、苟勇設計企画：GONG戚謙、苟勇

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技術出所：東莞市驪江環境保護科学技術有限公司