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生活中的催化剂

光

催

化

剂

学院：**学院

专业：11级**二班

学号：11150

姓名：**

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摘要：

随着人们对于装修污染治理的认识越来越多，光触媒这个词也频

繁的出现在人们的视野中。光触媒的定义从国际上来说，它又叫光催

化剂，是指在光的作用下具有光催化活性的一类物质，作用过程中自

身不发生损耗，只提供一个反应的场所，它的作用具有长效性，例如

纳米二氧化钛，纳米氧化锌等都属于这类物质，光催化技术是一种在

能源和环境领域有着重要应用前景的绿色技术。光催化剂因其特殊的

光催化性能被越来越重视，光催化剂的应用也逐渐得到认可和普及。

其中纳米二氧化钛作为最重要的光催化剂更是被应用到工业生产和

日常生活的众多领域，随着环保意识的不断进步，我们有理由相信，

光催化剂的应用将更加普及，更加深入和成功。

关键字：

光催化、光触媒、二氧化钛、光子、半导体

光催化基本概念：

光催化剂也称之为光触媒，是在20世纪70年代诞生的基础纳

米技术，在中国大陆我们会用光触媒这个通俗词来称呼光催化剂。是

在光子的激发下能够起到催化作用的化学物质的统称。光催化受到科

学界、政府部门及企业界的高度重视，投入了大量的资金和研究力量

开展光催化基础理论、应用技术开发及工程化研究，使得光催化成为

近年来国内外最活跃的研究领域之一。

光催化起源：

光催化技术是在20世纪70年代诞生的基础纳米技术，在中国大陆

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我们会用光触媒这个通俗词来称呼光催化剂。典型的天然光催化剂就

是我们常见的叶绿素，在植物的光合作用中促进空气中的二氧化碳和

水合成为氧气和碳水化合物。总的来说纳米光触媒技术是一种纳米仿

生技术，用于环境净化，自清洁材料，先进新能源，癌症医疗，高效

率抗菌等多个前沿领域。

光催化原理：

半导体光催化剂大多是n型半导体材料（当前以为TiO2使用最

广泛）都具有区别于金属或绝缘物质的特别的能带结构,即在价带

(ValenceBand,VB)和导带(ConductionBand,CB)之间存在一个禁带

(ForbiddenBand,BandGap)。由于半导体的光吸收阈值与带隙具有式

K=1240/Eg(eV)的关系,因此常用的宽带隙半导体的吸收波长阈值大

都在紫外区域。当光子能量高于半导体吸收阈值的光照射半导体时,

半导体的价带电子发生带间跃迁,即从价带跃迁到导带,从而产生光

生电子(e-)和空穴(h+)。此时吸附在纳米颗粒表面的溶解氧俘获电子

形成超氧负离子,而空穴将吸附在催化剂表面的氢氧根离子和水氧化

成氢氧自由基。而超氧负离子和氢氧自由基具有很强的氧化性,能将

绝大多数的有机物氧化至最终产物CO2和H2O,甚至对一些无机物也

能彻底分解。

光催化原理图

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光催化材料：

世界上能作为光触媒的材料众多，包括二氧化钛(TiO2),氧化锌

(ZnO),氧化锡(SnO2),二氧化锆(ZrO2)，硫化镉(CdS)等多种氧化物硫

化物半导体，其中二氧化钛(TitaniumDioxide)因其氧化能力强，化

学性质稳定无毒，成为世界上最当红的纳米光触媒材料。在早期