광촉매의 원리는 무엇인가요?

광촉매의 원리는 빛을 이용해 이산화티타늄 등 화합물 반도체를 여기시키고, 이들이 생성하는 전자와 정공을 이용해 산화환원 반응에 참여하는 것이다. 에너지 갭 이상의 에너지를 갖는 빛이 반도체 나노입자에 조사되면 가전자대(valence band)의 전자가 여기되어 전도대로 전이되어 가전자대(valence band)에 상대적으로 안정적인 정공(hole)이 남게 되어 전자-정공쌍(electron-hole pair)이 형성됩니다. .

나노물질에는 수많은 결함과 댕글링 본드가 존재하기 때문에 이러한 결함과 댕글링 본드는 전자나 정공을 가두어 전자와 정공의 재결합을 방해할 수 있다. 이렇게 갇힌 전자와 정공은 각각 입자 표면으로 확산되어 강한 산화환원 전위를 생성합니다.

광촉매의 원리는 빛 조건에서 광촉매의 산화환원 능력을 기반으로 하며, 이를 통해 오염 물질 정화, 물질 합성 및 변형이라는 목적을 달성할 수 있습니다. 일반적으로 광촉매 산화 반응은 반도체를 촉매로 사용하고 빛을 에너지로 사용하여 유기물을 이산화탄소와 물로 분해합니다.

이로 인해 광촉매 기술은 효율적이고 안전하며 환경친화적인 환경정화 기술로서 실내공기질 개선에 있어 국제학계로부터 인정을 받고 있습니다.

추가 정보:

광촉매의 장점

간단한 작동, 낮은 에너지 소비, 2차 오염 없음, 높은 효율성.

1. 공기 중의 산소를 산화제로 직접 사용하며, 반응 조건은 온화하다(상온 및 압력).

2. 유기오염물질을 이산화탄소, 물 등의 작은 무기분자로 분해할 수 있어 정화효과가 뛰어나다.

3. 반도체 광촉매는 화학적 성질이 안정적이고 산화환원 성질이 강하며 가격이 저렴하고 흡착 포화도가 없으며 수명이 길다.

광촉매 정화 기술은 상온에서 산소가 풍부하고 2차 오염이 적으며 운영 비용이 낮고 햇빛을 반응 광원으로 사용할 수 있다는 장점이 있습니다. 따라서 광촉매는 실내 정화에 특히 적합합니다. 휘발성 유기 화합물은 큰 응용 가능성을 보여주었습니다. 일반적인 광촉매는 대부분 금속 산화물과 황화물이며, 그 중 이산화티타늄이 전체 성능이 가장 좋고 가장 널리 사용됩니다.

1972년 후지시마와 혼다가 조사된 이산화티타늄에서 물의 산화환원반응이 지속적으로 일어나 수소를 생성할 수 있다는 사실을 발견한 이후 이 촉매반응 과정에 대한 많은 연구가 진행됐다.

결과에 따르면 이산화 티타늄은 광 부식 저항성과 촉매 활성이 우수하고 성능이 안정적이며 저렴하고 얻기 쉽고 무독성이며 무해하며 현재 최고의 광촉매로 인정 받고 있습니다. 이 기술은 폐수 정화 처리 분야에서 큰 잠재력을 가지고 있을 뿐만 아니라 공기 정화 분야에서도 폭넓은 응용 가능성을 가지고 있습니다.

바이두 백과사전 - 광촉매 원리