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什么光催化剂可以用来做什么

什么是光催化剂

虽然它是一种可以在各种情况下提供各种附加值的光催化剂,但其实际应用自然存在限制。有三点应被视为约束:(1)需要能量大于带隙的光照射,(2)表面反应,(3)分解目标物质的量根据应用而变化。从太阳到达表面的总光子能量约为1kW / m 2,就产氢而言仅为0.004mol / m 2 / s。即使开发出量子产率为100%的光催化剂,如果要处理的物质的数量远大于光子的数量,也不能获得显着的效果。用于光催化剂的光源是无穷无尽的,如阳光,汞灯和室内照明,必须根据目的和要求进行选择。另外,由于光催化剂是表面反应,它们不适合用于处理在宽空间中扩散的大量物质。

鉴于这些限制,光催化剂有两种合理用途。一种是仅使用表面,而不是待净化的空间,即自清洁和抗菌/抗病毒功能。第二种是吸附剂和抗菌剂的组合以及使用对流机构的净化空间,即具有除臭和抗菌功能的空气净化器和水净化装置。特别是,针对我们周围需要甚至微量的污染物是合适的。例如,在净化半导体工业的制造过程中所需的超纯水的过程中,直到最后剩余的非常少量的有机物质成为问题。当用普通吸附剂除去低浓度的有机分子时,当吸附速率和解吸速率相等时达到平衡,并且有机分子的浓度不再进一步降低。另一方面,由于光催化剂表面上的表面吸附浓度由于反应而降低,因此失去吸附平衡,并且原则上

可以从水中除去杂质直至浓度达到零。甚至微量对人体健康致命的细菌和病毒也可被视为光催化剂的良好靶标。特别是,高毒性和耐药性病毒如金黄色葡萄球菌(MRSA)和禽流感的传播是一个严重的问题,威胁着我们的生活。

当应用光催化剂时,重要的是匹配环境中的光子数量,量子产率以及与它们相对应的用途。如果可用于光催化反应的光子数远大于分解目标,则其起作用,但如果相反,则不能获得效果。如果使用水银灯或紫外LED输入有源光能,并且适当地选择光照射强度,则可以扩大设计的自由度。


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