影響光催化反應的因素有哪些

　　氣相光催化反應受到很多因素的影響，總結起來可分為兩大部分，一是催化劑本身的性質，二是外部反應條件。對于催化劑本身的性質，其主要由催化劑的制備方法決定，此處主要介紹外部反應條件對光催化反應的影響。

　　01光強的影響

　　光催化氧化研究多以主波長為254nm的紫外殺菌燈和主波長365nm的黑燈管作為光源，研究表明，當光的波長低于300nm時，會有殺菌的效果，而在260nm附近時對細菌的殺滅效果會更加明顯。DNA對這個波長范圍的紫外線吸收很強，因此主波長254nm的殺菌燈會對人的眼睛和皮膚造成傷害，甚至引發皮膚癌。如果將其應用到室內空氣污染凈化實踐中，需要采取必要的控制措施。同時，主波長254nm的紫外線燈在其工作過程中，會與空氣接觸產生臭氧，造成二次污染，對人體造成傷害。

　　02污染物濃度

　　污染物的初始濃度會影響TiO2光催化降解的效率。如果氣相中有機污染物的初始濃度過高，則不利于反應的進行。原料中三氯乙烯濃度較高時會導致催化劑失活，這些失活現象主要是由于反應中間物在催化劑表面上吸附并占據了活性位所致，采用不含有機污染物的濕空氣并同時用紫外光照射，可以使吸附的中間產物脫附或被氧化，從而使催化劑得到再生。

　　03反應溫度

　　一般而言，反應溫度的升高有助于化學反應的進行，是提升化學反應速率常見的方法。反應溫度的升高對光催化反應速率會產生促進、抑制和先促進后抑制三種不同的作用。反應溫度對光催化反應的影響，可以分別從溫度對光催化劑表面反應(吸附反應、化學反應和脫附反應)、光催化劑表面活性以及光催化反應機制的影響等幾方面加以歸納。

　　04反應濕度

　　水蒸氣在光催化反應中起著重要作用，在TiO2表面有被吸附的水分子也有由化學吸附的水形成氫氧基。一般而言，在有水蒸氣存在的條件下，水分子會解離吸附在Ti4+上形成氫氧官能基，氫氧官能基除與表面空穴結合(釋放電子給光催化表面空穴)形成高反應性的氫氧自由基·OH，借以促進有機物的分解外，也可以吸附水和有機物分子成為光催化反應的活性位置。表面氫氧自由基在光催化反應過程中起著重要作用，因此氣相中水蒸氣濃度對反應速率有顯著影響。

　　從許多研究結果可以推斷，在其他條件(光強、催化劑等)不變的情況下，水蒸氣濃度從低到高，光催化反應速率經歷了兩個過程：一方面在低濕度條件下，隨著水蒸氣濃度的增加，光催化反應速率相應增加；另一方面在高濕度條件下，隨著水蒸氣濃度增加，光催化反應速率相應減小。可將第一個過程稱為羥基自由基濃度控制過程。即在極低濕度條件下，羥基自由基的生成控制著反應速率的大小，濕度提高會加快羥基自由基的產生。第二個過程為競爭吸附控制過程。反應速率的大小受污染物同水蒸氣競爭吸附的影響，濕度增加，污染物在催化劑表面的吸附量降低，反應速率降低。

　　05反應氣體中氧含量

　　氧氣是光催化反應的必需因素，O2是氧化劑，同時也是良好的電子捕獲體，吸附在催化劑表面的氧分子會參與反應并消耗掉電子，也會增大禁帶的寬度，使得電子-空穴對的復合受到抑制，從而促進氧化能力。在高氧濃度時，反應速率與氧氣濃度關系不大。

　　06反應停留時間

　　反應停留時間對光催化分解有機物的影響，即為反應物與光催化劑接觸時間越長，光催化反應效果就越好。但反應停留時間增長會加大反應器的尺寸，空間上受到限制。因此，需要通過實驗確定最佳停留時間。