光电催化在环境修复中的应用

　　光电催化技术作为一种高效、绿色的高级氧化技术，通过光催化与电催化的协同作用强化污染物降解，为水体、土壤、大气等多介质环境修复提供了创新解决方案。其核心优势在于可直接利用太阳能等清洁能源，在温和条件下将难降解污染物转化为无害的CO₂、H₂O及无机离子，有效破解传统修复技术“二次污染、效率低、成本高”的痛点，已成为环境治理领域的研究热点与应用重点。

　　核心技术原理：光-电协同强化氧化。光电催化系统以半导体材料（如TiO₂、BiVO₄、g-C₃N₄）为核心光电极，通过外部电场与光照的协同作用提升催化效能。光照下，半导体光电极吸收光子能量，激发产生电子-空穴对；外部电场可有效抑制电子与空穴的复合，延长载流子寿命，同时促进电荷分离与迁移。这些活性载流子与反应体系中的H₂O、O₂等作用，生成·OH、·O₂⁻等强氧化性自由基，这些自由基可无选择性地攻击污染物分子，破坏其化学结构并实现矿化，相较于单一光催化或电催化，协同作用使污染物降解效率提升30%-80%。

　　关键应用场景：多介质污染精准修复。在水体修复中，光电催化技术可高效降解印染废水、制药废水、化工废水等中的难降解有机物（如染料、抗生素、酚类化合物），针对高浓度、高毒性工业废水，可实现COD去除率达90%以上，同时降低废水生物毒性，提升后续生化处理可行性；在土壤修复领域，通过土壤淋洗与光电催化耦合工艺，可有效去除土壤中的重金属（如Cr(VI)、Pb²⁺）与有机污染物（如多环芳烃、农药残留），避免化学修复剂带来的二次污染；在大气净化中，可用于降解挥发性有机污染物（VOCs）、NOₓ等，尤其适用于密闭空间（如地下车库、工业厂房）的污染物净化。
 

　　技术优势与实践优化。相较于传统环境修复技术，光电催化具有显著优势：绿色环保，无需添加大量化学药剂，能耗低且可利用清洁能源；降解全，避免污染物转移转化；适用性广，可处理多种类型污染物。为提升实践应用效果，当前研究重点集中于光电极优化，通过掺杂、复合、表面修饰等手段提升半导体材料的光响应范围（如拓展至可见光区域）与催化活性；开发连续流光电催化反应器，适配规模化废水处理需求；构建耦合工艺（如与生物处理、膜分离协同），进一步提升修复效率与经济性。

　　光电催化技术在环境修复中的应用，为解决复杂污染问题提供了高效绿色的技术路径，契合“双碳”目标下环境治理的低碳化需求。尽管目前在规模化应用、成本控制等方面仍面临挑战，但随着半导体材料研发的突破与反应器设计的优化，其在工业废水处理、污染场地修复、大气净化等领域的应用前景将更加广阔。未来，通过产学研协同创新，光电催化技术有望实现从实验室研究到工程化应用的全面突破，为生态环境质量改善提供核心技术支撑。