乔梦茹光催化论文

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1、学院：环境与化学工程学班级:应用化学01班姓名:XXX学号：41004010120无机合成光催化法应用化学01班XXX41004010120iWM:光催化涉及的领域非常宽，包括材料、能源、环境和生命起源等。目前，光催化研究内容人体分为：分解水或相关溶液制氢、太阳能电池、光伏器件、大规模污水处理、氮和碳的光化学固定、光催化环境净化材料、光催化反应化学等。木文简单介绍光催化的发展、光催化剂设计、制备以及应用。关键词：光催化能源环境制备应用光催化技术是在20世纪70年代诞生的基础纳米技术，在中国大陆我们会用光触媒这个通俗词来称呼光催化剂。典型的天然光催化剂就是我们常

2、见的叶绿素，在植物的光合作用中促进空气中的二氧化碳和水合成为氧气和碳水化合物。它儿乎可分解所有对人体和环境有害的有机物质及部分无机物质，不仅能加速反应，亦能运用自然界的定侓，不造成资源浪费与附加污染形成。最具代表性的例子为植物的"光合作用"，吸收对动物有毒之二氧化碳，利用光能转化为氧气及水。如此清洁而高效的催化作用当然是我们研究的主要对象，否则将是一笔不可估量的损失。由于资源环境等问题的严峻性，我们将由被动幵始转变为主动研究这一领域。到目前为止，我们已经取得了良好的成绩。一、光催化反应的基本原理半导体光催化剂大多是ri型半导体材料都具有区别于金属或绝缘物质的特

3、别的能带结构，即在价带和导带之间存在一个禁带。由于半导体的光吸收阈值与带隙具有式K=1240/Eg(eV)的关系，因此常用的宽带隙半导体的吸收波长阈值大都在紫外区域。当光子能量高于半导体吸收阈值的光照射半导体吋，半导体的价带电子发生带间跃迁，即从价带跃迂到导带，从而产生光生电子(e_)和空穴(h+)。此时吸附在纳米颗粒表面的溶解氧俘获电子形成超氧负离子，而空穴将吸附在催化剂表而的氢氧根离子和水氧化成氢氧自由基。而超氧负离子和氢氧自由基具有很强的氧化性，能将绝大多数的有机物氧化至最终产物C02和1120,其至对一些无机物也能彻底分解。半导体在光激发下，电子从价带

4、跃迁到导带位置，以此，在导带形成光生电子，在价带形成光生空穴。利用光生电子-空穴对的还原氧化性能，可以降解周围环境中的有机污染物以及光解水制备H2和02。二、光催化反应的分类从目前的资料来看，光催化材料体系主要可以分为氧化物，硫化物，氮化物以及磷化物：(1)氧化物：最典型的主要是Ti02及其改性材料。B前，绝大部分氧化物主要集中在元素周期表中的d区，研究的比较多的是含Ti，Nb,Ta的氧化物或复合氧化物。如TiO、ZnO、ZnS、CdS及PbS等，它们对特定反应具有突出优点。如CdS半导体带隙能较小，与太阳光谱中的近紫外光段有较好的匹配性能，因此可以很好地利用

5、自然光能，但它容易发生光腐蚀，使用寿命有限。相对而言，TiO:的综合性能较好，是研宄中采用最广泛的单一化合物光催化剂。(2)硫化物：硫化物虽然有较小的禁带宽度，但容易发生光腐蚀现象，较氧化物而言，稳定性较差。主要有ZnS，CdS等(3).氮化物：也有较低的带系宽度，研允得不多。有Ta/N,Nb/N等体系。(4).磷化物：研究很少，如GaP。三、光催化作用的特性1.低温深度反应光催化氧化可在室温下将水、空气和土壤屮有机污染物完全氧化成无毒无害的物质。而传统的高温焚烧技术则需要在极高的温度下才可将污染物摧毁，即使用常规的催化氧化方法亦需要几百度的高温。2.净化彻底

6、它直接将空气中的有机污染物，完全氧化成无毒无害的物质，不留任何二次污染，目前广泛采用的活性炭吸附法不分解污染物，只是将污染源转移。3.绿色能源光催化可利用太阳光作为能源来活化光催化剂，驱动氧化一还原反应，而且光催化剂在反应过程中并不消耗。从能源角度而言，这一特征使光催化技术更具魅力。1.氧化性强大量研宄表明，半导体光催化具奋氧化性强的特点，对臭氧难以氧化的某些有机物如三氯甲烷、四氯化炭、六氯苯、都能有效地加以分解，所以对难以降解的有机物具有特别意义，光催化的有效氧化剂是羟基自由基（HO），H0的氧化性高于常见的臭氧、双氧水、高锰酸钟、次氯酸等。2.广谱性光催化

7、对从烃到狻酸的种类众多有机物都有效，美国环保署公布的九大类114种污染物均被证实可通过光催化得到治理，即使对原子有机物如卤代烃、染料、含氮有机物、有机磷杀虫剂也有很好的去除效果，一般经过持续反应可达到完全净化。3.寿命长理论上，催化剂的寿命是无限长的。光催化反应的制备1.物理方法在物理法制备纳米复合磁性粒子之前，通常需耍对子、母粒子进行一定的表而改性处理。主要有机械复合法，通常是利用机械剪切、挤压等作用力，使子粒、母粒子复合在一起。其复合形式有嵌入、沉积和包覆等。还有干式冲击法、高能球磨法、共混法、异相凝聚法和高温蒸发法等。2.化学方法纳米磁性粒子的化学复合法

8、较多，有溶胶一凝胶法、沉淀法、溶剂蒸发