氧化铋光催化剂的制备及其可见光催化灭菌性能研究
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1.光催化灭菌概述
近年来，虽然化石燃料的消耗带动经济的快速发展，但是由此带来的水资源污染和空气污染问题却越来越严重，空气、水污染的日益加重，不仅对人类的健康造成直接威胁，恶劣的环境所滋生的细菌微生物等对自然界其它动植物的正常生长繁殖也造成了不良影响。
光催化灭菌技术因其杀菌彻底、效率高以及无二次污染被认为是一项非常有潜力的微生物处理技术。光催化剂是指可通过吸收光而处于更高的能量状态，并将能量传递给反应物而使其发生化学反应的一类物质[1]。因其能有效地利用太阳能并在反应中产生强氧化能力的空穴和羟基自由基，而备受人们的关注。近年来，利用半导体材料光催化降解有害污染物已成为比较热门的研究课题之一[2,3]。1985年，日本的Tadashi Matsunaga等[4]首先发现了TiO2在紫外光照射下有杀菌作用。实验结果报道，与负载TiO2颗粒共同培养的乳杆嗜酸细菌、酵母菌、大肠杆菌在金属卤化物灯照射下，60-120 min内就可以被彻底杀灭。之后，光催化灭菌开始有更多的研究。
2.光催化灭菌原理与进展
2.1 光催化反应原理
光催化反应是一个极为复杂的过程，主要包括电子空穴对的产生、分离、再复合与表面捕获等几个步骤。根据固体能带理论，半导体的能带是不连续的[5,6]。一系列的填满电子的轨道组成了价带，一系列未填充电子的空轨道组成了导带，价带和导带之间的能量空隙为禁带。
反应过程可大致分为三步[7]：在可见光照射下，半导体禁带宽度小于或等于入射光能量时，光能可转化为化学能，光催化剂吸收具有足够能量的光子使催化剂价带上的电子(e-)跃迁到导带上，同时在价带上产生同样数量的空穴(h )。然后，产生的电子空穴对其中一部分很快重新复合，并以荧光或其它形式释放能量，未复合的电子空穴对逐渐迁移到催化剂表面；最后迁移到催化剂表面的电子空穴对或直接与目标污染物发生氧化还原反应，或先与水、空气等反应生成bull; OH、bull; O2-、H2O2等活性自由基再与目标污染物发生氧化还原反应，从而完成整个光催化反应。
2.2 光催化灭菌机理
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