光化學(xué)及光催化氧化法是目前研究較多的一項高級氧化技術(shù)。所謂光催化反應(yīng),就是在光的作用下進(jìn)行的化學(xué)反應(yīng)。光化學(xué)反應(yīng)需要分子吸收特定波長的電磁輻射,受激產(chǎn)生分子激發(fā)態(tài),然后會發(fā)生化學(xué)反應(yīng)生成新的物質(zhì),或者變成引發(fā)熱反應(yīng)的中間化學(xué)產(chǎn)物。光化學(xué)反應(yīng)的活化能來源于光子的能量,在太陽能的利用中光電轉(zhuǎn)化以及光化學(xué)轉(zhuǎn)化一直是十分活躍的研究領(lǐng)域。
光催化氧化技術(shù)利用光激發(fā)氧化將O2、H2O2等氧化劑與光輻射相結(jié)合。所用光主要為紫外光,包括uv-H2O2、uv-O2等工藝,可以用于處理污水中CCl4、多氯聯(lián)苯等難降解物質(zhì)。另外,在有紫外光的Fenton體系中,紫外光與鐵離子之間存在著協(xié)同效應(yīng),使H2O2分解產(chǎn)生羥基自由基的速率大大加快,促進(jìn)有機物的氧化去除。
發(fā)展史:1972 年,F(xiàn)ujishima和 Honda在n—型半導(dǎo)體TiO2電極上發(fā)現(xiàn)了光催化裂解水反應(yīng),在Nature上發(fā)表了“Electrochemical photolysis of water at a semiconductor electrode”,揭開了多相光催化新時代的序幕。
1976 年John. H .Carey等研究了多氯聯(lián)苯的光催化氧化,被認(rèn)為是光催化技術(shù)在消除環(huán)境污染物方面的首創(chuàng)性研究工作。
1977 年,YokotaT等發(fā)現(xiàn)在光照條件下,TiO2對丙烯環(huán)氧化具有光催化活性,從而拓寬了光催化的應(yīng)用范圍,為有機物氧化反應(yīng)提供了一條新的思路。
自1983 年起,A.L.Pruden和D.Follio就烷烴、烯烴和芳香烴的氯化物等一系列污染物的光催化氧化作了連續(xù)研究,發(fā)現(xiàn)反應(yīng)物都能迅速降解。
1989 年,Tanaka.K 等人研究發(fā)現(xiàn)有機物的半導(dǎo)體光催化過程由羥基自由基(OH)引起,在體系中加入H2O2可增加OH的濃度。
進(jìn)入了90 年代,隨著納米技術(shù)的興起和光催化技術(shù)在環(huán)境保護、衛(wèi)生保健、有機合成等方面應(yīng)用研究的發(fā)展迅速,納米量級的光催化劑的研究,已經(jīng)成為國際上最活躍的研究領(lǐng)域之一。