纳米光催化剂是污染物的克星，其作用机理简单来说就是：纳米光催化剂在特定波长的光的照射下受激生成"电子一空穴"对（一种高能粒子），这种"电子一空穴"对和周围的水、氧气发生作用后，就具有了极强的氧化－还原能力，能将空气中甲醛、苯等污染物直接分解成无害无味的物质，以及破坏细菌的细胞壁，杀灭细菌并分解其丝网菌体，从而达到了消除空气污染的目的。 具体来说在光照下，如果光子的能量大于半导体禁带宽度，其价带上的电子（e-）就会被激发到导带上，同时在价带上产生空穴（h+）。光生空穴有很强的氧化能力，光生电子具有很强的还原能力，它们可以迁移到半导体表面的不同位置，与表面吸附的污染物发生氧化还原反应。
采用纳米半导体粒子[1] 作为光催化剂的理论基础在于：一方面，量子尺寸效应会使半导体能隙变宽，导带电位变得更负，而价带电位变得更正。这便使其获得了更强的氧化还原能力； 另一方面，纳米粒子的比表面积远远大于常规材料，一粒大米粒大小的纳米材料其表面积会相当于一个足球场那么大，高比表面使得纳米材料具有强大的吸附污染物的能力，这对提高催化反应的速度是十分有利的；而且，粒径越小，电子与空穴复合几率越小，电荷分离效果越好，从而导致催化活性的提高。
新氧纳米催化分解技术，是通过将纳米级二氧化钛材料与超大比表面积及轻质的炭基材，经特殊工艺烧结制备而成，并完成了该材料的量产化，从而彻底解决了传统催化技术效率低下的问题。
1、比表面积大：使活性位点增多 2、量子尺寸效应：使能级分立，增加其氧化性和还原性
也称光触媒技术，是将附着在有效介质上的纳米颗粒通过特定光源的照射，与周围的水、空气中的氧发生作用后产生具有极强的氧化，还原能力的“电子-空穴”对的一种技术。
这种“电子-空穴”对能在室温下将空气或水中的有机污染物和部分无机污染物予以光解消除，将其直接分解成无害无味的物质，并能破坏细菌的细胞壁，杀灭细菌，从而达到对污水、废气的处理和杀菌目的的技术。
我想要先做紫外可见漫反射光谱，确定吸收波长，再选择光源。以硫酸钛为主要原料,用沉淀法在600℃下制备了TiO_2-CdS、TiO_2-NiS、TiO_2-ZnS的纳米复合物(每种硫化物掺杂摩尔比分别为5％、2.5％、0.5％、0.25％),用XRD、IR对产物结构进行了表征,并通过测定甲基橙的脱色速率,评价了所有样品的的光催化活性。实验结果表明:硫化物的不同掺杂量对产物结构的影响不大,这使得平行样的光催化活性无明显变化;不同的硫化物在同一掺杂量时,其光催化活性大小次序为TiO_2-ZnSTiO_2-CdSTiO_2-NiS。
作用机理
ZXL-001纳米二氧化钛光催化反应机理：
纳米TiO2光催化降解机理共分为7个步骤来完成光催化的过程：
1、 TiO2 + hv→ eˉ+ h+
2、 h+ + H2O→OH + H+
3、 eˉ+ O2→OOˉ
4、 OOˉ+H+ →OOH
5、 2OOH → O2 + H2O2
6、 OOˉ+ eˉ+ 2H+ →H2O2
7、 H2O2 + eˉ→OH + OHˉ
8、 h+ + OHˉ→OH
当一个具有hv能量大小的光子或者具有大于半导体禁带宽度Eg的光子射入半导体时，一个电子由价带(VB)激发到导带(CB)，因而在导带上产生一个高活性电子（eˉ )，在价带上留下了一个空穴(h +)，形成氧化还原体系。溶解氧及水和电子及空穴相互作用，最终产生高活性的羟基。OHˉ、O2ˉ、OOHˉ自由基具有强氧化性，能把大多数吸附在TiO2表面的有机污染物降解为CO2、H2O，把无机污染物氧化或还原为无害物。
杀菌机理
ZXL-001纳米二氧化钛具有很强的光催化杀菌作用。通过对纳米TiO2光催化杀灭革兰氏阴、阳性细菌的致死曲线进行对比、常规培养验证和透射电镜观察得出结论：纳米TiO2光催化灭菌首先是从细菌细胞壁开始，其产生的自由基能破坏细胞壁结构，使细胞壁断裂、破损，质膜解体，然后进入胞体内部破坏内膜和细胞组分，使细胞质凝聚，导致细胞内容物溢出，可出现菌体空化现象。从而证实了纳米TiO2的抑菌机理是在光催化作用下，纳米TiO2禁带上的电子由价带跃迁到导带，在表面形成高活性的电子-空穴对，并进一步形成OHˉ、 O2ˉ、OOHˉ通过一系列物理化学作用破坏细菌细胞，从而杀灭细菌。
基本的原理是这样，光能够激发半导体中的电子，将电子从价带激发到导带生成光生电子，而价带中产生对应的光生空穴，电子和空穴分别扩散到半导体表面，在表面与不同的反应对象进行反应。光生电子具有还原性，空穴具有氧化性，这两种应能可以分别应用在不同的领域。
比如杀菌、降解有机物利用的是氧化性，光分解水制氢气、光合成等利用的是还原性。
这就是最最基本的光催化原理
光催化法是指采用四氯化钛水解法制备了超细TiO2光催化剂，并对其进行表征和活性评价的方法。
实验中考察了制备过程中的pH值和焙烧温度对催化剂的粒径、晶型及相变温度的影响，通过用乙醇热浸胶状沉淀和采取冷冻干燥方式，改善了超细粉体的团聚性，避免了硬团聚体的形成。
制备过程中的加水量、pH值和加碱方式对TiO2光催化活性有影响，通过正交实验确定了TiO2的最优的制备条件。
光催化是在一定波长光照条件下，半导体材料发生光生载流子的分离，然后光生电子和空穴在与离子或分子结合生成具有氧化性或还原性的活性自由基，这种活性自由基能将有机物大分子降解为二氧化碳或其他小分子有机物以及水，在反应过程中这种半导体材料也就是光催化剂本身不发生变化。这种半导体光催化剂在光催化反应过程中起的作用就是光催化作用。
光催净化法是指清除不需要或有害的杂质，使物品达到纯净的程度。在一定空间范围内，将空气中的微粒子、有害空气、细菌等污染物排除，并将室内温度、洁净度、压力、气流速度与气流分布、噪音振动及照明、静电控制在某一需求范围内的工程学科。
光催化氧化法的优点：
(1)反应条件温和、氧化能力强。
(2)在染料废水、表而活性剂、农药废水、含油废水、氰化物废水、制药废水、有机磷化合物、多环芳烃等废水处理中，都能有效地进行光催化反应，使其转化为无机小分子，达到完全无害化的目的。
(3)光催化反应对许多无机物，如CN-、Au(CN)2- 、I- 、SCN- 、Cr2O72- 、Hg(CH3)2 、Hg2+等的去除也有广阔的应用前景。
(4)可以破坏氰化物，以及电镀常用的各种有机螯合剂和添加剂，而达无害化。
(5)可以除去各种水中的微生物、细菌和霉菌。
(6)不仅可以破坏稀溶液(废水)中的有机物，而且可以破坏浓溶液(槽液)中的有机物。
(7)是一种非常清洁的干处理法，不会引入任何其他物质到体系中。
(8)能彻底破坏有机物而使其转化为CO2排出，处理的深度比其他方法高。
光催化氧化法的缺点：
(1)紫外光的吸收范围较窄，光能利用率较低，其效率还会受催化剂性质、紫外线波长和反应器的限制，短波紫外线(波长小于1700A)比长波的效果好，但短波紫外光较难获得。
(2)光催化需要解决透光度的问题，因为某些废水(如印染废水)中的一些悬浮物和较深的色度都不利于光线的透过，会影响光催化效果。
(3)目前使用的催化剂多为纳米颗粒(太大时催化效果不好)，回收困难，而且光照产生的电子一空穴对易复合而失活。
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