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1、光催化与静电纺丝讲解内容1.光催化2.静电纺丝3.静电纺丝与光催化技术的结合光催化光催化概述研究方向难题一.光催化概述1.定义：1.1光催化剂：是一种在光的照射下，自身不起变化，却可以促进化学反应的物质。1.2光催化：是利用存在的光能转换成为化学反应所需的能量，来产生催化作用，使周围之氧气及水分子激发成极具氧化力的自由负离子。几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，不造成资源浪费与附加污染形成。一.光催化概述2.机理：一.光催化概述2.机理：半导体的能带是不连续的,其充满电子的低能价带和空的高能导带,之间存在着一个禁带,其价带顶和导带底的能量差称为禁带宽度或带隙。当
2、用光子能量等于或大于禁带宽度的光照射半导体时,其价带中的部分电子就会被激发,从价带越过禁带跃迁到导带,从而可以在导带和价带分别形成光生电子和光生空穴。这使得它们可迁移到光催化剂的表面并与吸附在那里的分子、有机物等发生能量和电荷交换,产生具有强氧化能力的物质,这些物质是直接参与化学反应的主要活性物质,也不排除光生电子和空穴直接与反应物作用的可能性。一.光催化概述半导体的导带底代表了电子还原能力的极限,导带底越高,导带电子的还原能力越强,只有还原电势在导带底以下的物质才可能被还原；半导体的价带顶代表空穴氧化能力的极限,价带顶越低,价带空穴的氧化能力越强,只有氧化电势在价带顶以上的物质才
3、能被氧化。一.光催化概述3.光催化的应用1.降解甚至矿化几乎所有的有机污染物如有机磷化物、含卤素化合物、表面活性剂、染料、油类等。2.还原金属离子。3.光催化还常用于杀菌消毒。二.研究方向1.掺杂、2.光敏化3.复合半导体4.改变形貌5.新型催化剂研究3.催化剂载体的研究TiO2不仅光照稳定,耐酸碱性好,无毒,而且在紫外辐射下具有较高的光催化活性,是当前最有应用潜力的一种光催化剂.1.1金属掺杂金属离子掺杂将一定量的金属离子引入到半导体晶格中,影响光生载流子的产生、迁移复合及其转化过程,从而影响半导体的光催化活性。由于金属离子的能级位于半导体的禁带中,从而将半导体吸收光波长的范围扩
4、展到可见光区。1.1金属掺杂掺杂后比表面积普遍增大，其中Mg-TiO2的比表面积最大，孔隙体积最大，Co-TiO2的比表面积最小，孔隙体积最小。但是其比表面积大于纯的TiO2，原因可能是金属的嵌入抑制了TiO2的聚集。1.1金属掺杂掺杂后吸收波长均出现红移，掺杂Mg的移动最不显著1.2金属掺杂峰值越高表示电子-空穴复合速率越快，图中显示掺杂镁的峰值最高，掺杂银的峰值最低。1.1金属掺杂除了掺杂Co的，其余的对于苯和甲苯的去除效率都有提高，其中对甲苯去除效率高于苯1.2非金属掺杂掺杂N后出现红移现象，紫外光下处理效率基本不变，在可见光下对污染物处理效率提高。2.光敏化光敏化指选取特殊
5、的能够吸收可见光的活性化合物,如有机染料、腐殖酸、多不饱和脂肪酸等,以物理或化学方法吸附于半导体光催化剂的表面,与宽禁带半导体形成复合物。只要该活性化合物激发态的电势比半导体导带电势更负,在可见光照射下,就能使该活性化合物激发态上的电子迁移到半导体的导带,从而使半导体的吸收波长扩展至可见光范围。常用的光敏剂：钉毗咙类络合物、钦蔷染料、花菩染料、荧光素衍生物、叶氯酸等3.复合半导体定义：将两种或两种以上半导体以某种方式复合后,其光化学、光物理方面的性质都会发生很大的改变,其意义首先在于复合不同能带结构的半导体,为利用窄禁带的半导体敏化宽禁带的半导体提供了可能,这对以宽禁带半导体作为主
6、催化剂的光催化反应具有重要的意义。其次,对二元复合半导体,两种半导体之间的能级差产生的内建电场能使光生载流子由一种半导体注入到另一种半导体,使光生电子一空穴彻底分离,从而提高光催化剂的活性。3.复合半导体3.复合半导体（TiO2掺杂CdS）掺杂后降低了电子空穴复合率增加对可见光的利用率。3.复合半导体（TiO2掺杂CdS）4.改变形貌（1）0维纳米颗粒（2）一维纳米管（3）二维纳米片（4）三维花状结构和球形结构减少光生电子和空穴的复合，提高其量子效率。5.新型催化剂研究新型的光催化材料:例如Ag3PO4，Ag/AgCl等含银类化合物材料，这类光催化剂在光催化降解污染物时具有极好的光
7、催化活性，比我们已经知道较好二氧化钛光催化活性高一到两个数量级，这些新型光催化材料在环境净化方面具有巨大应用潜力。此外，其它一些新型光催化材料，主要包括Bi2O3、BiVO4铋系复合物材料，钨锰矿型复合氧化物，g-C3N4等无金属半导体材料和钙钛矿型复合氧化物。紫外光365nm(1)NiO作为载体NiO的加入有助于提高催化效率6.载体制备NiO与TiO2易形成P-N结，抑制电子-空穴的复合。TiO2均匀分布在NiO载体表面。TG-0.05的石墨烯光催化降解空气中丙酮时
