光催化氧化设备简单、操作条件易控制、氧化能力强、无二次污染，故在各种生物难降解有机废水、综合废水的处理及生活用水的深度处理等方面有很广阔的应用前景，但目前以TiO₂为光催化材料的半导体光催化技术还存在几个关键的科学及技术难题，使其难以推广应用，其中最突出的问题在于以下几点。

(1)半导体光催化反应速率不高半导体载流子的复合率很高，导致光催化反应的量子效率低，光催化反应速率低是阻碍光催化废水处理技术工业化的主要原因。

(2)利用太阳能的局限性半导体的光吸收波长范围狭窄，主要在紫外区。利用太阳光的比例低，仅占4%～6%左右。另外，太阳紫外辐射度还受昼夜、季节、天气变化的影响，这些都给太阳能光催化处理系统的连续有效运转带来困难。

(3)反应速率对辐射度的依赖性不强光催化反应速率对辐射度的依赖性不强，能量利用率低。一般由电转换成光催化体系所需要的紫外光，其转化效率不超过20%，且利用该电生光源分解空气或者水中的污染物，其光量子产率不高于5%，这样，在紫外光催化体系中实际利用的电能不到1%。这就意味着辐射度增加，光效率就在下降。因此，依赖增加辐射度来大幅度提高反应速率是不可行的。

(4)对高浓度废水处理效果不理想高浓度有机废水，特别是染料废水，由于受透光性的影响，随着有机物浓度的升高，超过一定限度后，反应速率反而下降，并且可能产生一些有毒的中间产物。

(5)光催化反应器设计不完善由于光催化反应过程的复杂，其理论和模型的研究还不完善，因而反应器的设计还有待于进一步的研究。

(6)反应机理的研究中缺乏中间产物及活性物种的鉴定由于检测手段的限制，目前大多数机理的研究仍停留在设想与推测阶段。而且对有机物考察，大多限于单组分，与实际的复杂多组分情况相距较远，要做到中试甚至产业化规模，仍有许多有待探索的问题。上述问题是目前光催化技术在光电转换、光催化降解污染物等领域的国际研究焦点问题，在这些问题当中，光催化反应量子产率低和太阳能的利用率低是核心问题。

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文章来源：《水处理新技术、新工艺与设备》

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