近幾年來,污水問題已經(jīng)引起社會(huì)的高度關(guān)注。人們對(duì)于健康生活環(huán)境的需求非常迫切。當(dāng)前治理污水的方法主要有:沉降、絮凝、過濾、吸附、氣浮、生物處理等,但這些方法都不可避免地帶來二次污染,而且還有再生費(fèi)用昂貴或處理周期長(zhǎng)等缺點(diǎn)。光催化材料在光降解大氣和水中污染物等方面有著重要的應(yīng)用前景。
在傳統(tǒng)的光催化材料中,二氧化鈦因其具有無毒、化學(xué)穩(wěn)定性好、氧化能力強(qiáng)、無二次污染等優(yōu)點(diǎn)而被廣泛關(guān)注。然而,二氧化鈦?zhàn)陨泶嬖谥毕?,是二氧化鈦帶隙較寬(約3.2 eV),其吸收的閾值波長(zhǎng)小于387 nm,只能利用占太陽光能量4 %左右的紫外光,光響應(yīng)范圍過窄,對(duì)太陽光能吸收率較低;二是光生載流子的復(fù)合率很高,導(dǎo)致量子率較低;三是分離和再生性及循環(huán)使用性能差,以上三點(diǎn)嚴(yán)重影響到了二氧化鈦光催化劑的實(shí)際應(yīng)用。
如何發(fā)展改進(jìn)二氧化鈦基光催化劑,使其能充分利用太陽光提高催化率,降低光生載流子的復(fù)合率,同時(shí)降低其在實(shí)際使用中回收循環(huán)再利用的成本成為這個(gè)域具有挑戰(zhàn)性和重要性的項(xiàng)前沿課題。
在眾多新型光催化材料中,金屬酞菁(MPc)因其較窄的禁帶寬度(2.0 eV),在可見光區(qū)有強(qiáng)的躍遷,對(duì)600~700 nm的可見光具有強(qiáng)的吸收性,使之與二氧化鈦復(fù)合,能有拓寬二氧化鈦吸收光的波長(zhǎng)范圍,提高催化劑對(duì)太陽光利用率。
此外,MPc/TiO2異質(zhì)結(jié)的構(gòu)造,使得光致激發(fā)MPc價(jià)帶上電子躍遷到導(dǎo)帶上,繼而電子自發(fā)傳輸至比MPc導(dǎo)帶位置更低的二氧化鈦導(dǎo)帶上,相應(yīng)的MPc價(jià)帶上產(chǎn)生的空穴仍滯留在原處,阻止了電子-空穴對(duì)的復(fù)合,使光生載流子有地分離,進(jìn)步提高二氧化鈦的光催化率。因此,MPc/TiO2異質(zhì)結(jié)材料是種具有很好應(yīng)用前景的光催化材料,為我市在污水處理技術(shù)方面提供了新的思路。