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1、第16卷第4期化 学 进 展Vol.16No.42004年7月PROGRESSINCHEMISTRYJuly,20043可见光响应光催化剂研究进展33陈崧哲 张彭义 祝万鹏 刘福东(清华大学环境科学与工程系 北京100084)摘 要 本文综述了近年来可见光响应光催化剂的研究进展,从窄禁带半导体开发、表面光敏化和离子掺杂三个方面,详细探讨了该类光催化剂的构成原理、设计思想、制备方法、目前效果及缺点,展望了该领域的研究前景。关键词 可见光响应光催化剂 半导体 窄禁带半导体 离子掺杂 光敏化中图分类号:O64313;O64411文献标
2、识码:A文章编号:10052281X(2004)0420613207ProgressinVisibleLightRespondingPhotocatalysts33ChenSongzheZhangPengyiZhuWanpengLiuFudong(DepartmentofEnvironmentalScienceandEngineering,TsinghuaUniversity,Beijing100084,China)AbstractThelatestresearchprogressinvisiblelightresponsibl
3、ephotocatalystsisreviewed.Theprinciple,designidea,preparingmethod,effectsandshortcomingsoftheconcernedmaterialsarediscussedindetail.Keywordsvisiblelightrespondingphotocatalyst;semiconductor;narrowgapsemiconductor;iondoping;photo2sensitization之为了追求纳米级光催化剂的高活性,制备出的催一、引
4、 言化剂(粉体或薄膜)光吸收带边往往会因量子尺寸效[1][9]自1972年TiO2单晶电极光分解水被报道以应而进一步蓝移;而实际到达地表的太阳辐射能来,多相光催化分解水制氢曾一度在世界范围内掀量集中于460—500nm波长范围,紫外成分(300—起热潮,虽然由于氢产率过于低下而进展缓慢,但此400nm)不足5%,因此如何高效地利用自然光进行方面的探索一直没有中断。在去除各种环境介质中光催化反应,开发能够被可见光激发的光催化剂正难降解污染物方面,半导体光催化表现出了强氧化日益引起人们的兴趣。无论是拓展已有光催化剂的性、污染物矿化完
5、全、可直接利用太阳光等优点,近光吸收范围,还是开发新型光催化剂,其理论意义也[2,3]是不言而喻的。本文就获得催化剂可见光响应性能年来取得了较大进展。人们对环境问题的日益重视给此方面的研究以极大动力,如持久性有机污的基本途径以及近年来此方面的研究进展作一[4]综述。染物和内分泌干扰物等环境问题、概念的提出,都成为多相光催化研究的切入点。此外,多相光催化在卫生保健、贵金属回收、化学合成等方面的应用也二、染料光敏化[5—8]已崭露头角。对宽禁带半导体进行修饰,光敏化是使其吸收目前多相光催化研究较多、活性较高的TiO2和可见光的重要方
6、法。除利用CdS、Fe2O3等窄禁带半[10]ZnO等宽禁带半导体材料,仅能被紫外光所激发,加导体材料进行表面复合外,Kisch等人报道了Pt收稿:2003年4月,收修改稿:2003年12月3中国博士后科学基金(中博基(2002)17),国家高技术研究发展专项经费资助(No.2002AA601250)和国家自然科学基金重点项目(No.50238020)资助33通讯联系人 e2mail:chenszh@mail.tsinghua.edu.cn©1995-2005TsinghuaTongfangOpticalDiscCo.,Ltd.
7、Allrightsreserved.·614·化 学 进 展第16卷(Ⅳ)卤化物敏化的TiO2光催化剂。研究者以异丙溶性酞菁染料存在的条件下电解Zn(NO3)2,一步法醇钛和Na2PtCl6·6H2O等构成前驱体,采用溶胶2凝制备出了染料PZnO自组装膜TSPcZn。其研究表明胶法制备了PtCl4等改性的TiO2,UV2Vis结果表明其调节电沉积电压可有效控制膜沉积速率、晶态结构在整个可见光波段都有一定的吸收能力,在335nm、和聚集程度,与快速沉积所产生的TSPcZn单体膜相366nm、400nm、436nm和546nm光照射
8、下,对42氯酚比,慢速沉积所产生的聚集体膜在可见光激发下具-3-3有较高的光量子效率和空穴输运速度。的表观去除量子产率分别是816×10、415×10、-3-3-3与众多光催化体系一样,为了减少光生载流子218×10、116×10和113×10。研究者认为Pt(
