环境催化与材料

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1、环境催化与材料课程论文光电催化处理污染物的研究进展姓名：周光红班级：环境二班学号:20818095日期：二零零八年十二月三十日目录1>引言1....2、光电催化的原理1...2.1光催化的原理1...2.2光电催化一一光催化与电化学协同效应2.2.3光电催化反应的影响因素3..3、二氧化钛光电催化剂改性研究5..3.1掺杂改性研究进展5..3.1.1过渡金属的掺杂5..3.1.2贵重金属的沉积6..3.1.3非金属掺杂6..3.2复合半导体的研究进展7..3.3表面技术处理光催化半导体的研究7.3.3.1表面

2、修饰7...3.3.2光敏化材料改性研究8..3.4半导体的固定化技术研究8..4、光电催化在水处理方面的应用研究进展9..4.1.光电催化降解染料9..42光电催化降解甲酸1..04.3•光电催化降解酚类1..04.4•光电催化降解醇类1..05、光电催化技术处理污染物过程中存在的问题1.16、结论与展望1..2.参考文献1＞引言光电催化技术是一种能有效促进光生电子和空穴分离，并利用光电协同作用的增强型光催化氧化技术。长期以来，光催化技术的处理效率始终难以达到实际应用的水平，主要原因就在于光生电子和空穴的复

3、合率高，抑制了两者同溶液中被处理物质的反应。通过外加电场促进光生电子与空穴的分离，从而提高光催化技术的处理效率。这种将光化学催化（光催化）和电化学氧化法结合起来以达到协同效应的光电结合技术称为光电催化技术，也称为“电助光催化技术”，是目前氧化法研究的新热点。2、光电催化的原理2.1光催化的原理“光催化”即意味着光化学与催化剂二者的有机结合，因此光和催化剂是引发和促进光催化氧化还原反应的必要条件。半导体材料之所以能作为光催化剂，是由于其自身的光电特性所决定的[1-3]半导体的能带是不连续的，价带（VB）和导带（

4、CB）之间存在一个禁带，当用能量等于或大于禁带宽度（也称带隙能，Eg）的光照射半导体时，其价带上的电子（e・）被激发，跃过禁带进入导带，在价带上产生相应的空穴（h+）,形成电子一空穴对。光生空穴具有很强的得电子能力，具有强氧化性，可夺取半导体表面的有机物或溶剂中的电子，使原本不吸收入射光的物质被活性氧化。而电子则是强还原剂[4]0水溶液中的光催化氧化反应，在半导体表面失去电子的主要是水分子，水分子经催化后生成氧化能力极强的轻基自由基•0H,•0H是水中存在的氧化剂中反应活性最强的，而且对作用物几乎无选择性，可

5、以氧化各种有机物，并使之矿化。紫外线照射（X<387nji）半导体TiO?图1-2光催化反应机理2.2光电催化一一光催化与电化学协同效应光电催化技术是一种能有效促进光生电子和空穴分离，并利用光电协同作用的增强型光催化氧化技术。长期以来，光催化技术的处理效率始终难以达到实际应用的水平，主要原因就在于光生电子和空穴的复合率高，抑制了两者同溶液中被处理物质的反应。通过外加电场促进光生电子与空穴的分离，从而提高光催化技术的处理效率。这种将光化学催化（光催化）和电化学氧化法结合起来以达到协同效应的光电结合技术称为光电催

6、化技术，也称为“电助光催化技术”，是目前氧化法研究的新热点。光电催化技术作为一种电化学辅助的光催化反应技术，其反应机理是:半导体具有能带结构，由填满电子的价带和空的导带构成，价带和导带之间存在禁带。当用能量大于或等于禁带宽度的光照射半导体（通常采用Ti02）时，价带上的电子被激发跃迁至导带而产生空穴，光生空穴具有很强的氧化能力，可夺取水分子的电子生成H0・。而H0・是水中存在的氧化剂中反应活性最强的，且对作用物几乎无选择性，故能使多种难于降解的水中有机污染物完全无机化。光电催化技术以光催化剂作为光阳极，对其施

7、加一定的偏电压，光生电子就会迁移至外电路，从而抑制光生电子和空穴的复合。空穴在催化剂表面累积，并发生进一步反应以去除污染物。在反应体系中加入电压可显著减少电子空穴对的复合从而解决了光催化中电子空穴对严重的复合问题。DongHyun等以半导体氧化物薄膜作为工作电极，钳丝为对电极，饱和甘汞电极作为参比电极构成光电化学电池。用近紫外光直接照射阳极，激发二氧化产生空穴h+及，0H自由基，将溶液中有机物氧化，而电子e则通过外电路流向对电极，将液相中氧化态组分还原，从而降低e、h+的复合率，这样光量子效率有了极大的提高，

8、同时催化剂的活性也得到了改善。O2o2-2.3光电催化反应的影响因素光电催化反应是将电化学技术与光催化技术结合一起，因此除影响光催化反应的因素对光电催化反应有影响之外，还有其他一些因素对光电催化反应有影响，主要有以下：a光催化剂的粒径催化剂粒子越小，溶液中分散的单位质量的粒子数目就越多，光吸附效率就越高，光吸收不易饱和，体系的比表面大，反应面积就大，也有助于有机物的预吸附，反应速率和效率就大；粒径越