光催化材料简介目录为什么就是光催化材料能源问题环境问题环境问题环境问题光催化光催化从光合作用这种最简单得光催化反应,总结下一个光催化反应发生得三个基本条件:1972年,Fujishima(藤岛)在N-型半导体TiO2电极上发现了水得光催化分解作用,从而开辟了半导体光催化这一新得领域。大家学习辛苦了，还是要坚持当光能等于或超过半导体材料得带隙能量时,电子从价带(VB)激发到导带(CB)形成光致电子-空穴。价带空穴就是强氧化剂,而导带电子就是强还原剂。空穴与H2O或OH-结合产生化学性质极为活泼得羟基自由基(HO、)电子与O2结合也会产生化学性质极为活泼得超氧离子自由基等(、O2-,HO、等)空穴,自由基都有很强得氧化性,能将有机物直接氧化为CO2,H2O可以想象一下,在分子得周围,形成了大量得光致电子与光致空穴,在光得照射下,她们不断产生,又不断复合,但就是从宏观得角度看,在某一时刻,总就是有大量得来不及复合得电子与空穴得存在,她们不断得寻找自己得猎物。作为光致电子来说,她们得猎物就是电子受体,这样光致电子就可以还原这个电子受体;而光致空穴迁移到表面后得猎物时哪些能够提供电子得物质,从而将这些物质氧化。在过程中生成得羟基自由基与超氧离子自由基等,这些自由基得氧化能力特别强,强化对污染物得氧化还原反应。光照时光子被半导体吸收,这就是一个贮能过程。半导体多相光催化研究得主要内容就是利用半导体材料得光敏性将太阳能或其她形式得光能,通过光催化反应转换为化学能(如光解水制氢、光催化合成等分子储能过程)或加速某种化学反应(如污染物得光催化降解)得定向进行。-1、0常见得光催化材料+3、0高稳定性、价廉;半导体得禁带宽度Eg要大于水得分解电压;能带位置要与氢与氧得反应电势相匹配:导带位置要负于氢电极得反应电势(EH+/H2＋ηc),使光电子得能量满足析氢反应要求。价带位置应正于氧电极得反应电势(Vb+ηa),使光生空穴能够有效地氧化水。高效吸收太阳光谱中大多数得光子。光子得能量还必须大于半导体禁带宽度Eg:若Eg～3V,则入射光波长应小于400nm,只占太阳光谱很小一部分。常用得光催化半导体纳米粒子有TiO2(锐铁矿相)、Fe2O3、CdS、ZnS、PbS、PbSe、ZnFe2O4等。主要用处:将这类材料做成空心小球,浮在含有有机物得废水表面上,利太阳光可进行有机物得降解。应用领域:废水处理、汽车尾气处理、降解空气中得有害有机物、有机磷农药等TiO2光催化剂得优点固相法氧化还原法热分解方法高能球磨法:工艺简单,但制得得粉体形状不规则,颗粒尺寸分布宽,均匀性差。液相法气相法物理气相沉积法物理气相沉积法(PVD)就是利用电弧、高频或等离子体等高稳热源将原料加热,使之气化或形成等离子体,然后骤冷使之凝聚成纳米粒子。其中以真空蒸发法最为常用。粒子得粒径大小及分布可以通过改变气体压力与加热温度进行控制。,该法制备得薄膜质量高、密度大、结合性能好、强度大,而且生产重复性好,适于大面积沉积成膜,便于连续与半连续生产,缺点就是薄膜活性较低。化学气相沉积法化学气相沉积法(CVD)利用挥发性金属化合物得蒸气通过化学反应生成所需化合物,该法制备得纳米TiO2粒度细,化学活性高,粒子呈球形,单分散性好,可见光透过性好,吸收屏蔽紫外线能力强。该过程易于放大,实现连续化生产,但一次性投资大,同时需要解决粉体得收集与存放问题、纳米TiO2光催化剂得负载由于粉体得纳米TiO2过程中存在着使用与回收不便得问题,在实际得应用中很难利用,因此需要对TiO2进行负载,以便在实际中得到很好得应用。研究人员采用浸渍法、层层组装得方法对纳米TiO2进行了负载,分别在石棉绳、玻璃纤维、沸石、分子筛上进行了负载,得到了较好得结果。石棉绳沸石分子筛光催化贵金属沉积复合半导体panyLogo有机染料光敏化金属氧化物ZnO、WO、Fe2O3、SnO2、Bi2O3等金属氧化物都具有明显得光催化作用。WangCun等人研究了纳米ZnO/SnO2复合光催化剂,发现当ZnO/SnO2按2:1比率复合时,有很高得光催化效率。并深入研究了纳米ZnO/SnO2复合光催化剂影响因素与ZnO/SnO2得催化反应机理。II-IV族半导体此类半导体得代表就是ZnS、CdS、CdSe。单纯得这些半导体材料得光催化性能不高,主要就是与其她得光催化剂如TiO2、SnO2、ZnO等进行复合,得到性能更好得复合半导体光催化剂。钙钛矿型复合氧化物(ABO3)钙钛矿型复合氧化物(ABO3)具有独特得电磁性质与氧化还原催化活性,其中稀土离子占据A位,过渡金属离子占据B位。她得光催化降解性就是近年来研究得热门课题Bi-Ti-O系新型光催化材料钛酸铋Bi4Ti3