光电材料及应用.ppt

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1、光电子材料及应用一概述材料的重要性新材料的研制关系到一个国家的科学技术和生产力的发展，是国家经济发展的基础，世界各国都已经把新材料的研制列入国家重点研究。光电功能材料既有电子材料的稳定性，又具有光子材料的先进性将在光子时代被广泛的采用。21世纪是信息高度发达的社会，信息技术的发展为光电功能材料的研究与开发提供了广阔的平台。光电功能材料光电材料及应用纳米复合光电转化材料是近年来发展十分迅速的领域之一，由于纳米材料具有表面与界面效应，量子尺寸效应、宏观量子隧道效应，从而使其在磁学、非线性光学、光电转换、催化、敏感特性方面表现出独特的性

2、能。纳米光电功能材料光电材料光电子材料是对光电信息具有发射、接收、传输、处理、显示和存储等功能的材料，它是材料科学的发展前沿。功能晶体是光电子材料重要的组成部分，其类别主要有半导体、压电、热释电和阐述纳米材料的性质光电材料及应用铁电、激光和非线性、闪烁、声光晶体等，其应用涉及到电子学、微电子学、光学、光电子学、声学、磁学以及医学等许多重要学科领域。光电转化原理：光作用下的电化学过程即分子、离子及固体物质因吸收光使电子处于激发态而产生的电荷传递过程。当一束能量等于或大于半导体带隙的光照射在半导体材料上，电子受激发由价带跃迁到导带，并

3、在价带上留下空穴，电子与空穴有效分离，便实现光电转化。广义光电材料分类光催化材料光电材料及应用发光材料（稀土掺杂半导体发光材料）太阳能电池超导材料光纤第一章光催化材料1.光催化技术的发展光催化(Photocatalysis)是一种在催化剂存在下的光化学反应，是光化学与催化剂的有机结合，因此光和催化剂是光催化的必要条件。“光催化”定义为:通过催化剂对光的吸收而进行的催化反应(acatalyticreactioninvolvinglightabsorptionbyacatalystorasubstrate)。光催化现象在自然界早己存在

4、，例如植物的光合作用就是典型的光催化反应，可是人们对“光催化”这一术语的使用并不长，这一术语的提出虽然可以追溯到二十世纪三十年代，但直到二十世纪七十年代初才为人们所熟知。1972年，日本学者Fujishima和Honda在《自然》杂志上发表了一篇论文，报道了光电材料及应用在光辐射下TiO2单晶电极上可以分解水产生氢气。这一成果标志着光催化技术新时代的到来。从那以后，人们对光催化技术引起了浓厚的兴趣，来自化学、物理、材料等诸多领域的研究工作者，就太阳能的转化和储存、光化学合成以及光催化降解环境污染物等课题进行研究，寻找新型光电转化及

5、光催化材料，研究光电转化和光催化过程的机理，想方设法地提高光电转化及光催化的效率。其中，环境光催化成最活跃的研究领域之一。1976年，J.H.Carey等人，将光催化技术应用于多氯联苯的脱氢，报道了在紫外光的照射下，悬浮液中的TiO2可以使难降解的有机化合物联苯氯化物脱氯，发现浓度约为50μg/L的联苯氯化物经半小时的光照反应后，即可全部脱氯。同时，S.N.Frank等人分别于光电材料及应用基础上，环境光催化的研究工作已广泛地应用到金属离子、其他无机物以及有机物的光催化降解中，光催化降解环境污染物的研究工作取得了很大的进展，出现了

6、许多研究成果。到1997年，Goswami发表了一篇综述，列出了300多种可以被光催化处理的有机化合物，1200多种有关光催化过程的刊物和专利，40多篇有关光催化研究的评述。总之，在过去二十多年中，每年都有大量的环境光催化研究方面的科技论文报道，并且在数量上急速增加。此外，由一些国际组织主持的太阳能会议每年都要发布许多有关光催化的研究报告，有关光催化的专著和综述文章也越来越多。1976年和1977年报道了多种半导体光催化剂对水溶液中CN-和SO32-的有效光催化降解，并且在TiO2光催化降解有机物方面也取得了满意的效果。在Care

7、y和Frank等人开拓性研究成果的光电材料及应用近年来，随着光催化技术的发展，光催化正在逐步形成一个独立的研究领域。人们不仅期望它在太阳能的转换与储存和新物质合成中作出重大的贡献，还期望它在降解消除环境污染物方面发挥重要的作用，特别是有机难降解污染物的降解消除。目前，国内外有关环境光催化技术的研究虽然处在澎湃发展的时期，但还是基本上处于基础理论的探索阶段和实验室试验阶段，其主要的研究内容包括:机理研究，如光催化剂的性质以及它与反应结果的相关性、反应的化学机理、反应动力学等;应用技术研究，如催化剂的筛选、光源的选择和控制、反应器形式

8、以及常见污染物的降解试验等。并且，大部分的研究使用的光源都为紫外光源。光电材料及应用只有少数几个国家在室外建立利用太阳光作为光源的光催化实验装置，并进行了大量卓有成效的工业性试验。我国目前的环境光催化研究虽然得到了广大科技工作者的高度重视并也取得了