光催化反應介紹

　　光催化是藤島昭教授在1967年的一次試驗中，對放入水(shuǐ)中的氧化钛單晶進行(xíng)紫外燈照射，結果發現水(shuǐ)被分解成了氧和(hé)氫而發現的。通(tōng)俗意義上(shàng)講觸媒就是催化劑的意思，光觸媒顧名思義就是光催化劑。催化劑是加速化學反應的化學物質，其本身并不參與反應。光催化劑就是在光子的激發下能夠起到催化作(zuò)用的化學物質的統稱。
 

　　光催化劑的種類其實很(hěn)多(duō)，包括二氧化钛(TiO2),氧化鋅(ZnO),氧化錫(SnO2),二氧化锆(ZrO2)，硫化镉(CdS)等多(duō)種氧化物硫化物半導體(tǐ)，另外還(hái)有(yǒu)部分銀鹽，卟啉一等也有(yǒu)催化效應，但(dàn)他們基本都有(yǒu)一個(gè)缺點-----存在損耗，即反應前和(hé)反應後其本身會(huì)出現消耗，而且它們大(dà)部分對人(rén)體(tǐ)都有(yǒu)一定的毒性。所以，目前所知的最有(yǒu)應用價值的光催化材料，就是TiO2.
 

　　如何解釋光催化這個(gè)反應呢，其實，從宏觀看，可(kě)以把它理(lǐ)解成光合作(zuò)用的逆反應。

 

　　最初的地球環境不适合生(shēng)物生(shēng)存，後來(lái)光合細菌和(hé)植物開(kāi)始用光合作(zuò)用，用葉綠素作(zuò)為(wèi)催化劑，将無機物轉化為(wèi)有(yǒu)機物，它們花(huā)了近30億年才結束了地球的惡劣環境，創造了地球生(shēng)物發展的溫床。而我們的光催化反應則将這個(gè)反應反過來(lái)了，即催化劑在光的作(zuò)用下，将有(yǒu)機物轉化成了無機物，這對補完自然界的物質循環過程具有(yǒu)巨大(dà)的意義。(大(dà)氧化事件與真菌)
 

　　那(nà)麽，光催化的微觀反應是什麽樣的呢？通(tōng)俗的說，二氧化钛粒子本身是很(hěn)穩定的存在，但(dàn)是它吸收了紫外光的能量以後，就開(kāi)始變得(de)“興奮”起來(lái)，把自己身上(shàng)的電(diàn)子到處亂扔，于是，它抛出的電(diàn)子和(hé)自身空(kōng)出的“電(diàn)位”就變成了撕扯有(yǒu)機物大(dà)分子的“刀”，而當能量減弱以後，二氧化钛粒子就需要“歇會(huì)”了，它扔出去的電(diàn)子也全部跑了回來(lái)，和(hé)空(kōng)出的電(diàn)位結合，于是，二氧化钛粒子在不消耗自己的情況下，将有(yǒu)機物降解了，這個(gè)過程很(hěn)複雜，但(dàn)最終的産物是二氧化碳和(hé)水(shuǐ)。