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，對放入水中的氧化鈦單晶進(jìn)行紫外燈照射，結果發(fā)現水被分解成了氧和氫而發(fā)現的。通俗意義上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(xué)反應的化學(xué)物質(zhì)，其本身并不參與反應。光催化劑就是在光子的激發(fā)下能夠起到催化作用的化學(xué)物質(zhì)的統稱(chēng)。
 

　　光催化劑的種類(lèi)其實(shí)很多，包括二氧化鈦(TiO2),氧化鋅(ZnO),氧化錫(SnO2),二氧化鋯(ZrO2)，硫化鎘(CdS)等多種氧化物硫化物半導體，另外還有部分銀鹽，卟啉一等也有催化效應，但他們基本都有一個(gè)缺點(diǎn)-----存在損耗，即反應前和反應后其本身會(huì )出現消耗，而且它們大部分對人體都有一定的毒性。所以，目前所知的最有應用價(jià)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(shí)，從宏觀(guān)看，可以把它理解成光合作用的逆反應。

 

　　最初的地球環(huán)境不適合生物生存，后來(lái)光合細菌和植物開(kāi)始用光合作用，用葉綠素作為催化劑，將無(wú)機物轉化為有機物，它們花了近30億年才結束了地球的惡劣環(huán)境，創(chuàng )造了地球生物發(fā)展的溫床。而我們的光催化反應則將這個(gè)反應反過(guò)來(lái)了，即催化劑在光的作用下，將有機物轉化成了無(wú)機物，這對補完自然界的物質(zhì)循環(huán)過(guò)程具有巨大的意義。(大氧化事件與真菌)
 

　　那么，光催化的微觀(guān)反應是什么樣的呢？通俗的說(shuō)，二氧化鈦粒子本身是很穩定的存在，但是它吸收了紫外光的能量以后，就開(kāi)始變得“興奮”起來(lái)，把自己身上的電子到處亂扔，于是，它拋出的電子和自身空出的“電位”就變成了撕扯有機物大分子的“刀”，而當能量減弱以后，二氧化鈦粒子就需要“歇會(huì )”了，它扔出去的電子也全部跑了回來(lái)，和空出的電位結合，于是，二氧化鈦粒子在不消耗自己的情況下，將有機物降解了，這個(gè)過(guò)程很復雜，但最終的產(chǎn)物是二氧化碳和水。