氧化钛光催化分解甲醛原理

氧化钛光催化分解甲醛原理

氧化钛(TiO2)是一种常见的催化剂，被广泛应用于环境净化、光催化分解有机污染物等领域。甲醛(HCHO)是一种常见的有机污染物，具有刺激性味道，对人体健康和环境造成严重危害。氧化钛光催化分解甲醛的原理是利用氧化钛光催化剂的光催化性能，在紫外光的激发下，产生活性氧自由基，进而分解甲醛分子。

首先，甲醛分子进入氧化钛表面上的活性位点，通过物理吸附或化学吸附与氧化钛表面发生相互作用。吸附过程中，甲醛通过一些弱化学键（如氢键和范德华力）与氧化钛表面吸附，被限制在氧化钛表面上。

接着，当氧化钛暴露在紫外光下时，氧化钛的导带电子（cb）将被紫外光激发，跃迁到价带（vb）中，留下一个正电荷的空穴。这些被激发的载流子在氧化钛晶体中扩散，与吸附在表面的甲醛分子发生相互作用。电子和空穴之间的携带能力是光解离反应的主要因素。

接着，激发的电子和空穴与吸附在氧化钛表面的甲醛分子相互作用，形成一系列的中间产物。在这个过程中，光生电子可以从氧化钛向吸附在其上的甲醛分子转移，并使甲醛分子发生还原反应。另一方面，光生的空穴可以从氧化钛向吸附的甲醛分子转移，使甲醛分子发生氧化反应。

最后，甲醛分子在光生电子和空穴的作用下，经过一系列反应途径分解为CO2和H2O等无害产物。在这个过程中，相邻活性位点吸附的甲醛分子之间也可能发生交叉反应，促进了甲醛的分解过程。

氧化钛光催化分解甲醛的原理可以通过以下几个方面解释。首先，氧化钛具有较大的比表面积和高的光吸收能力，可以提供足够的活性位点吸附甲醛分子。其次，氧化钛是一个半导体材料，当暴露在紫外光下时，可

以激发光生载流子，促进了甲醛分子的电子和空穴转移。最后，氧化钛在

高价激发电子和低电位空穴的作用下，可以发生还原和氧化反应，分解甲

醛分子。

总结起来，氧化钛光催化分解甲醛的原理是通过氧化钛光催化剂在紫

外光的激发下产生活性氧自由基，与吸附在其表面上的甲醛分子发生反应，最终分解甲醛为无害产物。这种光催化分解甲醛的方法具有高效、无二次

污染等优点，因此受到广泛关注并应用于环境净化领域。