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1、第18卷第4期能源环境保护Vol.18,No.42004年8月EnergyEnvironmentalProtectionAug.,2004综述与专论光催化材料在环保领域中的应用进展刘然,薛向欣,杨合,姜涛,董学文(东北大学材料与冶金学院,辽宁沈阳110004)摘要:光催化氧化材料能有效地降解有机污染物,已成为研究的热点。综述了光催化材料的反应机理和种类,阐述了影响光催化反应的条件和提高反应的效率等问题以及其在环保领域的应用,并提出了其今后的发展方向。关键词:光催化氧化;二氧化钛;应用中图分类号:O
2、643文献标识码:A文章编号:1006-8759(2004)04-0005-04PROGRESSONTHEAPPLICATIONOFPHOTOCATALYSISOXIDATIONINENVIRONMENTALPROTECTIONLIURan,XUEXiang-xin,YANG-He,JIANGTao,DONGXue-wen(CollegeofMaterialsandMetallurgy,NortheasternUniversity,Shenyang110004,China)Abstract:The
3、materialofphotocatalysisoxidationcandegradeorganiccontaminantseffectively.Ithasbecomeoneofthehotresearchaspectofenvironmentprotection.Thearticlesummarizedthepho2tocatalysistheory,kindsandtheapplicationinenvironmentprotection.Itdiscussedthefactorsofeff
4、ectphotocatalysisreactionandhowtoraisedtheefficiency.Thefutureprospectofphotocatalysisoxidationisdescribed.Keywords:photocatalysisoxidation;TiO2;application0引言机物、表面活性剂、农药等均能分解为CO2、H2O等简单的无机物。其中,由于TiO2的光催化性能好,光催化是半导体材料的独特性能之一,主要性质稳定,尤其是对人体无害的特性而被公认为[1]
5、应用于环境保护方面。1972年Fujishima等发现[3]是最有应用和发展前景的光催化材料。我国自TiO2微粒经过光的照射能使水发生氧化还原反应20世纪80年代后期开始在光催化领域取得一定并生成氢气,是光催化反应研究的开始。特别是近的进展,并做了大量的报道。年来由于日益严重的污染状况,有机物的光催化本文对光催化材料的反应机理、材料的种类、降解研究受到了很大的重视。经过了近30年的研应用研究进展以及发展方向进行了探讨。究,特别是对光催化降解有机污染物的研究,使光催化在环境保护方面取得了一定的进展。
6、近年来,1光催化材料的反应机理光催化降解有机物成为环境领域最活跃的一个研半导体粒子的能带结构通常由一个低能的价[2]究方向。光催化半导体材料的氧化能力极强,对带和高能的导带构成。价带和导带之间成为禁一些别的方法难以处理的有机物如染料、含氮有带。与金属相比,半导体粒子的能带间是不连续收稿日期:2004-03-03的,一般来说半导体的禁带宽度小于3eV。当用能基金项目:国家自然科学基金资助项目(50274025,50034010)量大于或等于禁带宽度的光照射半导体时,产生第一作者简介:刘然(1979-
7、),男,汉族,河北衡水人,硕士研究电子跃迁,价带电子被激发而越过禁带进入导带,生。·6·刘然等光催化材料在环保领域中的应用进展形成了空穴—电子对。吸附表面的H2O和O2,反子空穴的复合率比金红石慢,因此光催化能力比[11,12]应生成具有超强氧化性的羟基自由基,诱发光化金红石强。实验表明,TiO2在600℃时由锐钛学反应。Richard等用红外光谱等已经证明生成的矿型向金红石型转化,而按一定比例共存的锐钛羟基是光催化氧化反应的关键。矿和金红石型混晶催化活性高于两者。因此通过[4]半导体光催化作用机
8、理反应如下:控制转变温度,可以得到最佳的复配晶型,取得高+~半导体光催化剂+hv→h+e的光催化性能。+h+OHˉ→·OH2.2钙钛矿型复合氧化物结构++h+H2O→·OH+H钙钛矿复合氧化物是ABO3型结构。以往人们~~e+O2→O2只对钙钛矿的晶体结构、磁性、介电性等研究较~O2+H+→HO2·多,但对于其光催化活性的研究却是从最近几年2HO2·→O2+H2O2才开始的。钙钛矿的结构比较稳定,改变A或B~H2O2+O2→·OH+OHˉ+O2上的离子其晶体结构不发生变化,但化学性
