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Company Logo 离子掺杂修饰 掺杂离子提高TiO2光催化效率的机制可以概括为以下几个方面: 金属离子掺杂 非金属金属离子掺杂 Fe3+、Co2+、Cr3+ 碳、氮、硫及卤素 当前第29页\共有46页\编于星期四\19点 有机染料光敏化 有机染料对TiO2 的光敏化可以使光催化剂吸收的光波波长红移至可见光范围。染料分子吸收太阳光,电子从基态跃迁至激发态,只要活性物质激发态电势低于半导体的导带电势,光生电子就有可能输送到半导体的导带上,而空穴则留在染料分子中,有效的抑制了电子与空穴的复合,这些光敏化物质在可见光下有较大的激发因子,使光催化反应延伸到可见光范围。常用的光敏化物质有劳氏紫、酞菁、玫瑰红、曙红等。 当前第30页\共有46页\编于星期四\19点 金属氧化物 ZnO、WO、Fe2O3、SnO2、Bi2O3 等金属氧化物都具有明显的光催化作用。Wang Cun 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,有很高的光催化效率。并深入研究了纳米ZnO/ SnO2 复合光催化剂影响因素和ZnO/SnO2 的催化反应机理。 II-IV 族半导体 此类半导体的代表是ZnS、CdS、CdSe。单纯的这些半导体材料的光催化性能不高,主要是和其他的光催化剂如TiO2、SnO2、ZnO 等进行复合,得到性能更好的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)具有独特的电磁性质和氧化还原催化活性,其中稀土离子占据A 位,过渡金属离子占据B 位。它的光催化降解性是近年来研究的热门课题 其他光催化材料 当前第31页\共有46页\编于星期四\19点 Bi-Ti-O 系新型光催化材料 钛酸铋Bi4Ti3O12 是典型的铁电材料,在压电、光存储和电光器件上有着广泛的应用。研究人员在研究Bi 掺杂改性TiO2 时发现,钛酸铋具有较高的光催化性能,是一种很有前途的新型光催化材料。 其他光催化材料 当前第32页\共有46页\编于星期四\19点 具有软铋矿结构的一系列新型光催化剂,在紫外光照射下,它们在催化氧化有机污染物方面表现出了优异的性能。软铋矿结构材料的结构通式为Bi12MO20-X,其中M 可以是金属Pb、Ni、Al、Ti、Fe 等元素,这类结构材料属于体心立方的I23 空间群,总体结构为7 个氧原子和Bi 原子排列组成的多面体结构,它和其他的Bi-O 多面体和MO4 四面体共角。这样的结构,提高了它的光催化活性。 其他光催化材料 当前第33页\共有46页\编于星期四\19点 其他光催化材料 石墨烯基复合材料 石墨烯(Graphene)的特殊结构蕴含了丰富而新奇的物理现象,它具有高导电率,优良的电子迁移速率,更大的比表面积等特性。因此,石墨烯一直被视为能够合成功能性复合材料的重要材料之一。近年来,基于石墨烯或者氧化石墨烯(Graphene Oxide,GO)与半导体纳米材料结合而成的复合光催化剂因其在环境保护以及能源应用等方面具有优异的表现而引起越来越多的重视。 目前主要的石墨烯基复合材料主要有TiO2/石墨烯基复合材料,CdS/石墨烯基复合材料,ZnO /石墨烯基复合材料等都具有较好的光催化效果。 当前第34页\共有46页\编于星期四\19点 石墨烯基复合材料 石墨烯是良好的电子导体 其他光催化材料 J. Phys. Chem. C 2012, 116, 8111. 石墨烯/ZnO复合材料光催化降解染料 当前第35页\共有46页\编于星期四\19点 其他光催化材料 以CdS/石墨烯基复合材料制备为例: (1)以天然的石墨为原料采用Hummers和Hoffman法将其氧化制备得到氧化石墨,后经过超声清洗仪的超声剥离的得到氧化石墨烯的薄片。经超声剥离的氧化石墨烯薄片经过超声及化学还原法制备得到石墨烯薄片。 (2)通过一锅法原位合成出石墨烯在复合材料中有不同掺杂比例的石墨烯/CdS纳米薄片复合材料,运用X射线衍射图谱(XRD)、透射电镜(TEM)等表征手段对制备的样品的晶体结构和形态进行了表征。并借助光化学反应仪研究了其对亚甲基蓝溶液的脱色性能。 结果表明:CdS纳米颗粒均匀的分布在石墨烯的表面,粒径大约为90nm左右。石墨烯/CdS在可见光照射下对亚甲基蓝溶液有良好的脱色效果。当光照时间达到60min,对亚甲基蓝溶液降解效率达到最大,为91%。 当前第36页\共有46页\编于星期四\19点 其他光催化材料 截止到现在,大多数石墨烯基纳米复合材料能够提高光催化剂的光化学性能的原因在于石墨烯具备超强的电子传导能力,或者说石墨烯扮演一个电子存储器和传导器的角色,光生电子和空穴的再复合同时被抑制。 当前第37页\共有46页\编于星期四\19点 光
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