25.光催化的定义：就是光催化剂在光的作用下发生催化作用概括说来。半导体材料在光的照射下，将光能转化为化学能，并促进有机物的分解，这一过程称为光催化。

◎光催化剂：一种在光的照射下，自身不起变化，却可以促进化学反应的物质。利用光能转换成为化学反应所需的能量，产生催化作用，使周围的氧气及水分子激发成极具氧化力的自由基或负离子。

◎光催化剂在光照条件（可以是不同波长的光照）下所起到催化作用的化学反应，统称为光催化反应。

◎光催化一般是多种相态之间的催化反应。

26. 为什么要求TiO2光催化对很多有机物有较强的吸附作用？

答：TiO2光催化分解水中污染物的过程中,表面产生的OH・基团起着决定性的作用,因而参加反应的物质以吸附在表面上的为主。有机物在催化剂表面被氧化要经过扩散、吸附、表面反应以及脱附等步骤。

27.光催化技术的技术特征：

①低温深度反应；

②绿色能源；

③氧化性强；

④寿命长；

⑤广谱性。

光触媒（光催化）的作用：

①抗菌性；

②空气净化；

③除臭；

④防霉防藻；

⑤防污自洁。

28. TiO2光催化材料的特性:

①合适的半导体禁带宽度;

②具有良好的抗光腐蚀性和化学稳定性；

③廉价，原料来源丰富，成本低；

④光催化活性高（吸收紫外光性能强；禁带和导带之间的能隙大，光生电子的还原性和空穴的氧化性强）；

⑤对很多有机污染物有较强的吸附作用。

29. TiO2光催化剂的改良：（促成·OH的生成与提高电子-空穴对分离效率是提高光催化氧化反应速率和效率的重要途径）。

①TiO2表面贵金属沉积；

②金属离子掺杂，金属离子掺杂把金属离子引入到TiO2的晶格缺陷位置，金属离子是电子的良好接受体，可以捕获电子，由于金属离子对电子的争夺，减少了TiO2中光生电子和空穴的复合几率，而产生更多的·OH，提高光催化效率；

③加入氧化剂，向体系中加入氧化剂，使得催化剂表面的电子被氧化剂捕获，可以有效地抑制电子和空穴复合，提高光催化的效率；常用的氧化剂有O3，O2，H2O2，Fe3 等；

④复合光催化剂；

⑤添加光敏化剂，光敏化剂作用是将光活性化合物化学吸附或物理吸附于光催化剂表面，从而扩大激发波长范围，增加光催化反应的效率。

30. TiO2在实际应用中的缺陷：

①光生载流子容易重新复合，导致光量子效率很低。

②带隙能较宽，只能被波长较短的紫外线激发，这些紫外线占太阳能射线的4%~5%，太阳能利用率较低

31.

32.硫酸根自由基用在水处理中的优点：

①具有极强的氧化性；

②更易溶于水溶液中，便于产生的硫酸根自由基快速与水中的有机接触并产生氧化作用，混溶性良好，使分解速率更高；

③性质稳定，便于存放；

④可适应的pH范围较广(pH=2-10)，这增大可以处理废水的范围，不论酸性、碱性废水，都对硫酸根自由基的反应活性影响不大；

⑤不挥发或不产生气体，不会导致浓度因为挥发降低硫酸根自由基的产量；

⑥在水溶液中存在更长时间，一般情况存活时间可达到约4s左右的半衰期，较长的持续时长为其更多的降解有机污染物赢得了时间。

33.例题：TiO2在紫外光的作用下，可以降解活性染料X3B。实验发现，当在溶液中加入少量的Fe3 后，X3B的降解速率大大增加。试解释原因。

答：Fe3 夺取光生电子的能力要大于分子氧。Fe3 通过快速转移光生电子，抑制了载流子的复合，增加了空穴浓度。因此，X3B的降解速率大大加快。

34. 什么是高级氧化技术？环境光催化技术的共性？

答：高级氧化技术是指以羟基自由基为主要氧化物种的氧化过程。常用的高级氧化技术有TiO2光催化、杂多酸光催化、Photo-fenton反应、Fe3 光解和酞菁光敏化等。这些光催化技术的共性是产生具有强氧化能力的活性氧物种，如空穴（h ）、羟基自由基（•OH）、单线态氧（O21）和超氧自由基（O2•-）等。在这些活性物种的作用下，有机污染物不停地发生氧化降解，直至彻底矿化。

35. Photo-fenton反应降解有机污染物的原理？

Fenton反应原理：

Fe2 离子能促进H2O2的分解，产生羟基自由基，自身被氧化为Fe3 。Fe3 也可以被H2O2还原，实现自身的循环，而H2O2被氧化为超氧自由基。羟基自由基和超氧自由基具有很强的氧化能力，使水中的有机污染物发生降解和矿化。

在光的作用下，Fenton反应的速率大大加快。因而，有光参与的Fenton反应，又被称为Photo-fenton反应。

36. 贵金属表面沉积对TiO2光活性有什么影响？

答：贵金属通过改变电子的分布而修饰了半导体的性质。当两种物质接触时，电子就会不断地从TiO2向沉积金属迁移。贵金属负载，可以电子和空穴分别定域在贵金属和半导体上。抑制复合，高光催化活性。

37. 半导体TiO2受光激发后，电子和空穴的命运有哪几种 ?

答：（a）受光激发，电子-空穴对分离；（b）空穴扩散到催化剂表面，氧化有机物；（c）电子扩散到催化剂表面，还原分子氧；（d）电子-空穴的表面复合；（e）电子-空穴的体相复合

38. 简述TiO2溶液中，可见光照射下的染料自敏化降解的原理

答：在可见光的照射下，TiO2通常不能被激发，但染料分子可以被激发。（1）激发态的分子可以向二氧化钛导带注入电子，该电子被吸附在TiO2表面的分子氧俘获，生存超氧负离子自由基。（2）超氧负离子自由基可以氧化染料阳离子，使它发生氧化降解。超氧负离子自由基也可以逐渐转化为羟基自由基，再去氧化染料分子而发生降解。

39. 非金属（如氮）掺杂TiO2有什么意义？其原理？掺杂TiO2方法的缺陷？