[精品]固体导论论文

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1、固体物理论文系别:化学与材料工程系专业：无机非金属材料工程学号:0903032013姓名:左敏光催化原理与应用研究【摘要】：本文对光催化原理进行了总结，同时评价了光催化在环境保护、金屈催化剂制备、贵金属冋收、物质合成、卫生保健等方面的最新应用研究成果。【关键词】：光催化;光催化剂;氧化;微波概述目前，全球性坏境污染问题受到广泛重视。光催化反应町对污水中的农药、染料等污染物进行降解，还能够处理多种有害气体;光催化还可应用于贵金屈回收、化学合成、卫生保健等方面。光催化反应在化工、能源及环境等领域都有广阔的应用前景。本文论述了光催化原理及光催化技术的应用研究成果。1.光催化原理(1)它是

2、一种利用新型的复合纳米高科技功能材料的技术。(2)它一种是低温深度反应技术，光催化剂纳米粒了在一定波长的光线照射K受激生成电了一空穴对，空穴分解催化剂表面吸附的水产生氢氧白由基，电了使其周围的氧还原成活性离子氧，从而具备极强的氧化一还原作用，将光催化剂表面的各种污染物摧毁。mm1'、电子空《对43%戟12特毬址抽掷immK託好煜紡•趺轍诺能紬zo好,耐于匙鶴,舫如註so堆nm申稠确分imnm?糙,mm钛湘融九Asm數埶Kt脈％脇目亂2.光催化反应(1)低温深度反应：光催化氧化可在室温下将水、空气和土壤中有机污染物完全氧化成无毒无害的物质。而传统的高温焚烧技术则需要在极高的温度下才可

3、将污染物摧毁，即使用常规的催化氧化方法亦需耍几百度的高温。（2）净化彻底：它直接将空气屮的冇机污染物，完全氧化成无毒无害的物质，不留任何二次污染，n前广泛釆用的活性炭吸附法不分解污染物，只是将污染源转移。（3）绿色能源：光催化可利用太阳光作为能源来活化光催化剂，驱动氧化一述原反应，而且光催化剂在反应过程小并不消耗。从能源角度而言，这-•特征使光催化技术更具魅力。（4）氧化性强：大量研究表明，半导体光催化具冇氧化性强的特点，对臭氧难以氧化的某些有机物如三氯甲烷、四氯化炭、六氯苯、都能有效地加以分解，所以对难以降解的冇机物具冇特别意义，光催化的有效氧化剂是轻基自由基（H0）,H0的氧化

4、性高于常见的臭氧、双氧水、高猛酸钾、次氯酸等。（5）广谱性：光催化对从姪到竣酸的种类众多有机物都有效，美国环保署公布的九大类114种污染物均被证实可通过光催化得到治理，即使对原子有机物如卤代坯、染料、含氮冇机物、冇机磷杀虫剂也冇很好的去除效果，一般经过持续反应可达到完全净化。（6）寿命长：理论上，催化剂的寿命是无限长的。3•光催化技术的应用3.1光催化在环保方而的应用（1）有机污染物的处理:光催化反应能分解多种环保上关注的有机物,述可消毒、脱色等。值得一捉的是，光催化能将许多物质降解得十分彻底,最终产物除了C02和H2O外，初始污染物屮含冇的硫、磷和氮等分别被转化为硫酸根、磷酸根、

5、硝酸根等无机盐离子，大大减轻甚至完全消除了危害性。（2）无机污染物的处理:光催化能够解决汞、锯、铅等重金屈离子的污染问题。刘森等［1］以ZnO/TiO2为催化剂,以日光为光源，利用ZnO和TiO2的协同光催化作用对电镀含銘废水进行处理，使Cr6+离子述原为Cr3+离子,再以氢氧化物形式除去后者，从而达到治理的目的。光催化过程同样能够处理其他污染性金屈。光催化述可降解銚化物等剧毒污染物［2］o另外SO2、H2S、NO和NO2等冇害气体均可吸附于光催化剂表面，并在光的作用下转化。3.2金屈催化剂的制备和贵金屈的回收光催化过程除了用于治理重金屈污染外，还可借助其催化还原能力，用于金屈催化

6、剂的制备和贵金属的冋收。1）金屈催化剂的制备:Herrmann等研究表明，在锐钛矿型TiO2的作用下,H2PtC16溶液首先按方程(1)的反应在TiO2表而沉积出单个的Pt原子［3］,然后以此为生长点,Pt4+离子按方程(2)逐步被还原生成单质金屈微粒，得到性能改进的负载型催化剂PtPTiO2-Pt4++2H2O->PtO+4H++02(g)(1)PtO+Pt4+—Pt24+—Pt2—Pt34+-*Pt3……-*Ptm⑵由Pt、Pd、Rh、Au>Ag和Ir等贵金屈的盐溶液出发,均可在光催化作用下在TiO2、ZnO、WO3等表面沉积出金属颗粒，或制成由半导体化合物负载的Pt・Rh、A

7、g・Rh、Pt-Pd等双金属催化剂。2)贵金屈的回收:利用光催化反应沉积金屈离子可实现贵金屈的工业捉取，例如从银离子溶液屮经类似于(1)的反应提取金屈银。光催化提取贵金属适用于处理常规方法无能为力的极稀溶液，用较简便的方法使金屈富集在催化剂表而后，再用其它方法将其收集回收。3.3光催化在化学合成方面的应用1)冇机物合成:光催化反应不仅可以降解许多有机化合物，在适当的条件下述可用来合成一些冇机化合物，尤其是冇机聚合物。Hoffman等［4］研究了量子尺寸CdS光催化剂引