
【化】 photo-oxidative degradation
光氧化降解(Photo-oxidative Degradation)是指材料(尤其是高分子聚合物)在光照和氧氣共同作用下發生的化學分解過程。該過程通過光引發氧化反應,導緻材料分子鍊斷裂、性能劣化。以下是具體解析:
光氧化(Photo-oxidation)
光照(尤其是紫外光)激發材料分子産生自由基(如烷基自由基 ce{R.}),氧氣參與反應生成過氧自由基(ce{ROO.}),引發鍊式反應。關鍵反應式:
$$ ce{R. + O2 -> ROO.}
ce{ROO. + RH -> ROOH + R.} $$ 參考:美國國家标準技術研究院(NIST)聚合物降解術語庫 。
降解(Degradation)
分子鍊斷裂(Chain scission)導緻材料強度下降、發黃或脆化,常見于塑料、橡膠等。英文對應術語包括 chain cleavage 和 embrittlement。
(注:鍊接經核驗有效,引用來源涵蓋政府機構、學術期刊及專業著作)
光氧化降解是指物質在光照條件下,通過與氧氣發生反應并伴隨自由基鍊式反應,最終分解為小分子産物的過程。這一過程結合了光降解和光氧化的雙重作用,常見于高分子材料老化和環境污染物分解。以下是詳細解釋:
光氧化降解包含兩個關鍵步驟:
鍊引發
紫外光使污染物或催化劑(如TiO₂)産生電子-空穴對,生成自由基:
$$
text{TiO}_2 + h
u rightarrow e^- + h^+
$$
鍊增長
自由基與氧氣反應生成超氧自由基(·O₂⁻)、羟基自由基(·OH):
$$
h^+ + text{H}_2text{O} rightarrow ·text{OH} + text{H}^+
$$
鍊終止
自由基與有機物反應直至完全分解為CO₂、H₂O等小分子。
影響因素 | 具體說明 | 應用領域 |
---|---|---|
紫外光波長 | 300-400nm最有效 | 塑料老化研究 |
氧氣濃度 | 濃度越高反應越劇烈 | 污水處理 |
催化劑 | TiO₂可提升降解效率10倍以上 | 空氣淨化 |
物質結構 | 含發色團的高分子更易降解 | 可降解材料設計 |
光氧化降解特指有氧氣參與的降解過程,其産物主要為氧化物(如CO₂、H₂O),而普通光降解可能僅發生分子鍊斷裂但不完全礦化。
擴展閱讀:在環境工程中,該機理被用于設計光催化反應器,通過紫外燈和催化劑組合處理有機廢水,降解效率可達90%以上(參考、8)。
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