谈谈UV光解与UV光催化

“UV光解”和“UV光催化”是两个比较容易混淆的概念。不少人时常误以为，“UV光解”是“UV光催化”的简称。而事实上，“UV光解”和“UV光催化”的基本原理有所不同。

 1 基本原理

1. 紫外光是电磁波谱中波长从10～400 nm辐射的总称。1eV = 1.6×10^-19 J。
2. UV光解：当紫外光光子能量大于有机污染物的化学键能时，会发生光解反应，致使其化学键断开。同时，当紫外线波长在200 nm以下时，O₂分子会被分解生成活性O；活性O与O₂结合生成O₃。O₃会与呈游离态的有机污染物离子产生氧化反应，生产简单、低害或无害的物质，如CO₂、H₂O等。
3. UV光催化：催化剂（如TiO₂）受紫外线光子激发后产生导带电子和价带空穴（也称光致电子和光致空穴）。价带空穴具有很强的氧化性，能够吸附在催化剂粒子表面的OH^–或H₂O发生作用生成·OH。导带电子具有很强的还原性，可与O₂发生作用生成O₂^–·等。·OH作为主要氧化剂参与氧化反应，将有机污染物氧化为CO₂、H₂O等。与此同时，UV光解相关反应亦会发生。

2 光子能量计算公式

根据Einstein公式：

E = hν = hc/λ

如果1个分子吸收1个光子，则1 mol的分子吸收的总能量为：E= N_Ahν = N_Ahc/λ。式中：

1. N_A——阿伏加德罗常数（6.022×10²³/mol）
2. h——普朗克常数（6.626×10^-34 J/s·mol）
3. c——光速（2.9979×10¹⁰ cm/s）
4. λ——光子波长（nm，即10^-7 cm）

则，E= N_Ahν = N_Ahc/λ =（6.022×10²³×6.626×10^-34×2.9979×10¹⁰×10⁷）/λ。我们可以根据此公式计算不同波长的光子能量。由于一般化学键的键能大于167.4 kJ/mol，所以波长λ>700 nm的光子不能引起光化学反应（激光等特强光源例外）。

3 应用篇（除臭）

根据王正收、李本锋等人报道，当恶臭物质的分子量越大时，UV光解氧化效果就越明显。

4 参考文献

1. 紫外线-维基百科
2. http://courseware.eduwest.com/courseware/0128/content/0002/060004.htm
3. 王正收,李本锋,马玉成,任振华,李向波,张承涛.高能UV光解除臭技术在污水处理厂的应用[J].石油化工安全环保技术,2013,29(06):61-64+10.