原位生成的Cu对于TiO2光催化还原多溴联苯醚的共催化作用.docx

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光催化是一种在可见光、紫外线或者其它能量电子的作用下，利用光源提供能量打破介电常数的局限性，达到加速化学反应速率的技术。它不使用化学试剂，节能环保，因而在环境处理、能源开发等领域都有着广泛的应用前景。
多溴联苯醚(PBBs)是一种高度危险的有机污染物，它们在环境中的累积和长期存在，可能对环境、健康和生命造成致命的影响。因此，消除 PBBs 的污染是一个研究热点。研究表明，Cu-TiO2体系已成为光催化还原 PBBs 的研究热点之一。Cu的原位生成提高了光催化 PBBs 还原的效率，现将原位生成 Cu 对光催化还原 PBBs 的共催化机理进行讨论。
一、光催化还原 PBBs 反应过程
TiO2 光催化还原 PBBs 的反应机理大致如下：
，分解成卤素离子(Rx)等
PBBs + hν → Rx + H+
，不断消减，产生有机酸、CO2等
Rx + e- → R- (还原)
Rx + h+ → R+ (氧化)

e- + O2 → O2·− (自由基供回路)
h+ + H2O → H+ + ·OH (羟基自由基)
在上述反应机理中，关键环节是光生电子和光生空穴一对一对的反应和生成卤素离子。在 Cu-TiO2 体系中，原位生成 Cu 离子可以加速电子-空穴对的生成速度，有效降低光催化 PBBs 还原的最小能量需求，提高反应速率。
二、Cu-TiO2 共催化机理
Cu-TiO2 体系对于光催化 PBBs 还原反应的影响主要表现在两个方面：；。
：
Cu 通过清除光生电子使其从 TiO2 的导带上转移到 Cu 离子上，提高了电子的催化活性。同时，Cu 扮演着特殊的催化剂角色，其表面具有特殊的缺陷位，可促进去除光吸收器上空穴的过程，从而有效提高了反应速率。
：
Cu 作为电子传输层和障碍层，可以有效防止电子-空穴对的复合。在光照的过程中，Cu 能够吸收超过 TiO2 电子激发的光子，并将被激发的电子注入 TiO2 导带中，通过和 TiO2 界面反应使电子得以注入 TiO2 内部，提高了电子浓度。
三、Cu-TiO2光催化还原PBBs反应的优点
Cu 吸附在 TiO2 表面，因此 Cu-TiO2 结构稳定，即使在长时间紫外线辐射条件下也能够保持其高催化活性。比较传统的 TiO2 光催化剂，电子和空穴仅仅在 TiO2 表面直接反应，而没有比较好的传输途径。而共催化的 Cu 作为纳米光催化剂是由 TiO2 表面上原位生成的，导电性好，从而传输电子和空穴的性能优秀。此外，Cu-TiO2 光催化剂催化还原 PBBs 的效率较高，因为 Cu 离子已经提供了够多的活性位点。
四、结论
本文主要研究了Cu-TiO2 共催化还原 PBBs 的关键作用机理，因此可以结论出：
1、原位生成的 Cu 离子能够有效吸收光能，并激活 TiO2，提高电子和空穴的生成速率，促进电子与 TiO2 界面反应，防止电子和空穴的复合。
2、 Cu-TiO2 结构稳定，能够在长时间紫外线辐照下保持其高催化活性。
3、Cu-TiO2 共催化催化剂对光催化还原 PBBs 反应有一定的催化活性，有效提高了反应速率和能量利用效率。
因此，Cu-TiO2 共催化催化剂有着广泛的应用价值，可应用于处理地下水、废水等含有PBBs的水体以及空气中的有害化学物质，对环境保护将有着重要的意义。