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紫外光化学反应

光谱图.png

紫外线光化学反应是利用紫外光子能量引发分子吸收光子，形成激发态而发生的化学反应。


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紫外线是电磁波谱中波长介于100纳米(nm)至400nm，根据波长的不同，紫外线可进一步划分为：

·UV-A（320-400nm）：能量较低，主要引起分子的电子激发，用于光固化、光催化等。

·UV-B(280-320nm)：能量较高，能引起皮肤晒伤，用于光化学反应。

·UV-C(200-280nm)：能量很高，具有强大的杀菌能力，其中254nm波长因与微生物DNA吸收峰接近而广泛应用于消毒，此波段也常用于光化学降解。

·真空紫外线(100-200nm)：能量最高，能被空气中的氧气强烈吸收，需在真空或特定惰性气体环境下使用，其中185nm波长的VUV光能直接裂解水分子产生羟基自由基，在总有机碳(TOC)降解中非常有效。

光化学反应的二个主要的反应路径：

1、光解反应

分子(M)吸收特定波长的紫外光子(hv)，跃迁至激发态(M*)。激发态分子不稳定，可能通过多种途径失活，其中之一就是化学键断裂，形成自由基或更小的分子碎片，从而实现分子的降解。

M+ hy-M*. M*→降解产物

2、光催化氧化反应

光催化氧化是利用半导体材料作为催化剂（如TiO2），紫外光照射到催化剂，光吸收与电子-空穴对产生，当能量大于TiO2禁带宽度(锐钛矿型约为3.2eV，对应波长约387nm)的光子照射到其表面时， 价带(Valence Band， VB)上的电子(e-)被激发跃迁至导带(Conduction Band，CB)，在价带上留下一个带正电的空穴(h+)。

Ti02 + hv→ Ti02(e- + h+)

产生的光生电子和空穴会向催化剂表面迁移，迁移到催化剂表面的空穴(h+)具有强氧化性，迁移到催化剂表面的电子(e-)具有还原性。

紫外线光化学技术在工业废水处理中的应用：

    紫外高级氧化工艺(UV-AOPs)，因其高效降解难处理有机物、无选择性攻击、反应条件温和等优点，在工业废水处理领域展现出广阔的应用前景。

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紫外线光化学技术在纯化水处理中的应用：

    纯化水处理，特别是在医药、食品饮料和电子等高科技行业，对水体的纯度有着极为严苛的要求。紫外线光化学技术因其高效、清洁、无添加(或少添加)化学品等特性，在这些领域的高纯水制备、痕量有机物去除和微生物控制方面发挥着不可或替代的作用。


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