光催化剂的研究与展望ppt.pptx

光催化剂的研究与展望;; 定义：光催化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，光催化是利用自然界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，使周围的氧气及水分子激发成极具氧化力的自由负离子。 ;当光能等于或超过半导体材料的带隙能量时，电子从价带(VB)激发到导带(CB)形成光生电子-空穴。 价带空穴是强氧化剂，而导带电子是强还原剂。 空穴与H2O或OH-结合产生化学性质极为活泼的自由基基团（ HO . ） 电子与O2结合也会产生化学性质极为活泼的自由基基团(.O2-, HO . 等) 空穴，自由基都有很强的氧化性，能将有机物直接氧化为CO2, H2O;光催化剂的历史和应用;常见的光催化材料;TiO2的结构与性质;λg (nm)＝1240/Eg (eV) ; ;过渡金属离子 V、Ni、Rh、Cd、Cu、Fe、Co 等 稀土金属离子 La、Ce、Er、Pr、Gd、Nd、Sm 等 贵金属离子 Au、Ag、Pt、Ru 等 无机离子以及其它离子 N、C、S及卤素;贵金属掺杂;沉积Ag后的TiO2光催化性能;将窄禁带半导体与纳米TiO2进行表面复合，利用不同能级半导体之间光生载流子的输运和分离提高TiO2活性。当用能量较小的可见光照射时，窄禁带半导体发生带间跃迁，由于能级差异，产生的光生电子转移至TiO2的导带，空穴则聚集在窄禁带半导体的价带，这样就使电子与空穴得到有效的分离，从而提高光催化活性。与单一的半导体相比，它们表现出更好的稳定性和催化活性。 无机光敏化剂如 CdS、Fe2O3、SnO2、WO3等。;CdS与TiO2耦合半导体;染料光敏化;TiO2光催化剂的可见光化研究, 将为人类充分利用太阳能, 改善人类生活环境迈出重要的一步。经过世界各国科学家的共同努力, TiO2可见光化研究虽然已经取得了一定的进展, 对TiO2的各种改性方法或多或少都提高了太阳能的利用率。 但从目前的研究成果看,可见光催化或能量转换效率还普遍偏低, 对各种改性方法的光催化机理存在争议,并且由于光催化反应体系的复杂性，动力学研究存在许多困难，实际应用过程中载体性质与负载方法对光催化剂活性的影响等问题仍需进一步深入探讨。 因此可见光TiO2光催化剂的研制仍将是今后的研究热点。 ;今后在基础研究方面, 如TiO2光催化剂的机理, 纳米TiO2制备技术和设备,纳米TiO2结构与物理、化学性能之间的关系, 纳米TiO2粉体表征方法、晶型、粒径的有效控制理论等方面应继续深入。 在应用研究方面, 目前尚都处于实验室小型研究阶段, TiO2的制备条件与工业化生产还有一定的差距, 要向大规模工业化过渡及完全投入实际应用还需要做很多的研究工作。 在实际应用中，对固液过程存在易团聚和反应后难回收的问题；对气固过程存在易堵塞、传质阻力高的弊病。因此，光催化剂的固载化对光催化技术的实用化非常重要。;