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化学进展 2009, Vol. 21 Issue (0203): 524-533 前一篇   后一篇

• 环境化学专辑 •

环境污染物的光催化降解：活性物种与反应机理*

许宜铭**   

  1. (浙江大学化学系　杭州310027)
  • 收稿日期:2008-10-28 出版日期:2009-03-24 发布日期:2009-04-03
  • 通讯作者: 许宜铭 E-mail:xuym@css.zju.edu.cn
  • 基金资助:

    973项目;国家自然科学基金

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Photocatalytic Degradation of Environmental Pollutants：The Active Species and Reaction Mechanism

Xu Yiming**   

  1. (Department of Chemistry , Zhejiang University , Hangzhou 310027 , China)
  • Received:2008-10-28 Online:2009-03-24 Published:2009-04-03
  • Contact: Xu Yiming E-mail:xuym@css.zju.edu.cn

以二氧化钛为代表的光催化能使许多有毒的有机污染物发生降解或矿化，产生易被生物降解的小分子或二氧化碳，反应过程涉及羟基自由基等活性物种。本文在作者研究小组的工作基础上，试图总结近年来二氧化钛、（羟基）氧化铁、杂多酸和金属酞菁光催化或光敏化在水处理方面所取得的研究进展。综述的重点是二氧化钛半导体光催化，讨论的内容包括：（1）超氧自由基、羟基自由基和单线态氧的检测和各种生成机理；（2）金属离子、杂多酸和氟离子修饰催化剂表面对活性物种产生的影响和可能机理；（3）离子交换树脂和有机膨润土负载金属酞菁对吸附和可见光敏化降解水中有机物的影响。

关键词： 光催化, 活性物种, 反应机理, 污染物, 二氧化钛, 氧化铁, 杂多酸, 金属酞菁

Photocatalysis as represented by titanium dioxide can have many toxic organic pollutants degraded or mineralized into biogradable small molecules or carbon dioxide, the process involving active species such as hydroxyl radicals. This article, based on the author’s group work, attempts to outline the recent development in photo-catalysis or photosenstiztation of titanium dioxide, iron (hydr)oxides, polyoxometalates (POM) and metal phthalocyanines (MPc) for water treatment. The emphasis is put on the semiconductor photocatalysis by titanium dioxide. The discussion includes: (1) detection of singlet oxygen, hydroxyl and superoxide radicals, and various mechanisms proposed for their formation, (2) surface modification of catalyst with metal ions, POM and fluoride ions, and possible mechansims for their effects on the production of reactive species, and (3) immobilization of MPc onto ionic exchange resin and organoclay, and the influence on sorption and visible light induced degradation of organic pollutants in aqueous medium.

Contents
1 Photocatalysis of TiO2 semiconductor
1.1 Superoxide radicals
1.2 Hydroxyl radicals
1.3 Singlet oxyen
1.4 Separation of photogenerated charge carriers
2 Organic photodegaradtion mediated by ferric oxide
3 Organic photodegradation mediated by polyoxometalate
4 Metal phthalocyanine sensitized organic degradation under visible light
5 Conclusion remarks

Key words: photocatalysis, reactive species, reaction mechanism, pollutants, titanium dioxide, iron (hydr) oxides, polyoxometalates, metallophthalocyanines

中图分类号: 

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