工作原理

泡沫鎳因其獨特的三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，可做為一種優(yōu)良的光催化劑載體，而負(fù)載在其表面的納米TiO2是迄今為止研究和應(yīng)用最多的一種光催化劑，在降解廢水中有機(jī)污染物、去除有害無機(jī)氣體和空氣凈化方面具有廣闊的應(yīng)用前景。TiO2其電子結(jié)構(gòu)特點為一個滿的價帶和一個空的導(dǎo)帶，在大于其帶隙能（Eg=3.2ev，相當(dāng)于波長254nm的光子能量）的光照條件下，電子就可從價帶激發(fā)到導(dǎo)帶形成自由電子，而在價帶形成一個帶正電的空穴，形成電子—空穴對：

TiO2 + hυ →（TiO2）h+ +（TiO2）e-

價帶空穴是良好的氧化劑，導(dǎo)帶電子是良好的還原劑。空穴一般與表面吸附的H2O或OH-離子反應(yīng)形成具有強氧化性的活性羥基(?OH)：

h+ + H2O → ?OH + H+

h+ + OH- → ?OH

電子則與表面吸附的氧分子(O2)反應(yīng)，生成超氧離子(?O2-)。超氧離子可與水進(jìn)一步反應(yīng)，生成過羥基(?OOH)和雙氧水(H2O2)：

e- + O2 → ?O2-

?O2- + H2O → ?OOH + OH-

2?OOH → H2O2 + O2

?OOH + H2O + e- → H2O2 + OH-

H2O2 + e- → ?OH + OH-

TiO2光催化氧化是活性羥基(?OH)和其他活性氧化類物質(zhì)(?O2-，?OOH ，H2O2)共同作用的結(jié)果。在TiO2表面生成的?OH基團(tuán)反應(yīng)活性很高，具有高于有機(jī)物中各類化學(xué)鍵能的反應(yīng)能，加上?O2-，?OOH ，H2O2活性氧化類物質(zhì)的協(xié)同作用，能迅速有效地分解有機(jī)物。

粗略的反應(yīng)機(jī)理為：

H2S + O2、O2-、O2+ → SO3 + H2O

NH3 + O2、O2-、、O2+ → NOx + H2O

VOCs + O2、O2-、、O2+ → SO3 +CO2+ H2O