隨著工業化與城市化進程的加快,環境污染問題日益突出。傳統的物理、化學或生物處理方法在應對復雜有機污染物、高毒性工業廢水及抗生素殘留方面存在明顯局限。光催化技術,憑借其綠色、可持續、高效降解的優勢,正日益成為環境修復領域的研究熱點。
什么是光催化?
光催化是一種利用光能(尤其是紫外光或可見光)激發催化劑表面電子躍遷,從而引發一系列氧化還原反應的過程。簡而言之,它就像是借助“光的能量”來“驅動化學反應”。
優勢
在環境治理中,光催化表現出以下優勢:
1. 高效降解難降解有機污染物(如苯酚、染料、抗生素、農藥殘留);
2.反應溫和,無需添加額外試劑,避免二次污染;
3.兼具殺菌、消毒與重金屬還原潛力;
4.可適配太陽光、LED等多種光源,適用于多場景部署。
常見的光催化材料
常見的光催化材料包括二氧化鈦(TiO?)、氧化鋅(ZnO)、g-C?N?、金屬有機框架(MOFs)等。這些材料在光照條件下可產生具有強氧化能力的自由基,可以降解環境中的有機污染物,甚至殺滅細菌與病毒。
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研究進展:從“紫外光”到“可見光”
早期的光催化材料主要依賴紫外光,而紫外光在太陽光中所占比例僅約5%。因此,科學家們重點突破了可見光響應材料的研發,使光催化技術更適用于自然條件。
近年研究進展包括:
1 | 摻雜改性:通過非金屬或金屬摻雜(如N、Ag、Fe)提高TiO?等材料對可見光的響應; |
2 | 異質結構構建:將兩種不同帶隙的半導體復合,實現更高效的光生電子分離; |
3 | 碳材料復合:與石墨烯、g-C?N?等材料結合,提升電子傳導速率與穩定性; |
4 | 等離子體共振增強:引入貴金屬納米粒子(如Ag、Au)提升光吸收與催化性能。 |
這些策略顯著提升了光催化效率,推動其向實際應用邁進。
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應用領域:從實驗室走向現實
光催化的潛在應用廣泛而深遠,尤其在以下幾個環境領域表現出顯著優勢:
水污染治理
光催化劑可高效降解水中有機污染物(如染料、酚類、農藥殘留),甚至能去除抗生素和微塑料,是廢水處理的理想補充方案。
空氣凈化
通過光催化反應分解空氣中的VOC(揮發性有機物)、NOx(一氧化氮、二氧化氮)、甲醛等有害氣體。
土壤修復
一些新型光催化材料可與土壤表面污染物反應,有望用于修復農田重金屬污染。
消毒殺菌
紫外光催化可破壞細菌細胞壁、病毒殼體,對環境表面消殺具備優勢,近年來在抗疫消毒材料中也被廣泛研究。
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光催化設備
英諾德 EasyPhoC光反應裝置,在以下幾個方面針對光催化研究中的“痛點”做出了系統性解決方案:
? LED冷光源 + 透鏡結構設計
使用定向透鏡系統,實現多通道等光照強度分布,克服傳統反應器中光照不均導致反應效率偏差的問題;
LED光源采用定波長設計,匹配主流光催化劑吸收帶隙(如365 nm、420 nm、450 nm白光6500k等);相比汞燈或鹵素燈,LED具備低熱負荷、壽命長、光強可調等優勢。
? 壓縮機制冷控溫系統
支持5–45℃寬范圍精準溫控,滿足熱敏反應體系或需嚴格控溫光催化反應;
壓縮機制冷與內循環系統相結合,提升反應重復性與過程穩定性。
? 多位并聯反應功能
6位獨立反應模塊,實現高通量篩選與平行實驗設計;
適配多種反應容器(如玻璃管、Quartz反應瓶等),便于不同實驗場景;
針對光催化劑活性評估、反應條件優化以及光響應行為研究,EasyPhoC提供了穩定、可控、工程化的平臺支持,顯著提升科研效率并加速成果轉化。
EasyPhoC-6 平行光反應儀
應用6500k自然光下二氧化碳催化反應
英諾德
自然光下的光催化,并通過SPME檢測催化分解后的voc產物
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英諾德INNOTEG
英諾德INNOTEG是德祥集團旗下自主研發品牌,專業從事科學儀器設備研發生產的高科技企業,是集實驗室設備研發生產、方法開發、實驗室儀器銷售和技術服務為一體的專業廠家。
多年以來,英諾德INNOTEG致力于研發高效的實驗室創新設備。公司十分重視技術的研究和儲備,一直保持高比例研發投入,創建了一支由博士、碩士和行業專家等構成的經驗豐富的研發團隊,在儀器分析技術領域開展了頗有成效的研究開發工作。此外,英諾德還與各大科研院所、高校合作,積極推進科技成果項目的產業化。英諾德INNOTEG憑借強大的研發能力,注重前瞻性技術研發,已推出多款科學儀器設備及實驗室耗材產品。
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