光催化剂论文

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1、光催化剂论文摘要光催化涉及的领域非常宽，包括材料、能源、环境和生命起源等。目前，光催化研究内容大体分为：分解水或相关溶液制氢、太阳能电池、光伏器件、大规模污水处理、氮和碳的光化学固定、光催化环境净化材料、光催化反应化学等。本文简单介绍光催化的发展、光催化剂设计、制备以及应用。关键词光催化能源环境制备应用一.简介催化是藤岛昭教授在1967年的一次试验屮对放入水屮的氧化钛单晶进行了紫外灯照射，结果发现水被分解成了氧和氢而发现的。通俗意义上讲触媒就是催化剂的意思，光触媒顾名思义就是光催化剂。催化剂是加速化学反应的化学物质,其木身并不参与

2、反应。光催化学科是催化化学、光电化学、半导体物理、材料科学和环境科学等多学科交叉的新兴研究领域。光催化剂的研究应用一旦获得突破，将可以使环境和能源这两个二I•一世纪人类面临的重大生存问题得以解决。利用太阳能光催化分解水制氢H20->H2+%02彻底解决能源问题利用环境光催化C6H6+7%02->6C02+3H20彻底解决污染问题光催化以其室温深度反应和可直接利用太阳光作为光源来驱动反应等独特性能而成为一种理想的环境污染治理技术和洁净能源生产技术。光催化剂就是在光子的激发下能够起到催化作用的化学物质的统称。光催化技术是在20世纪70

3、年代诞生的基础纳米技术，在屮国大陆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，在植物的光合作用屮促进空气屮的二氧化碳和水合成为氧气和碳水化合物。它几乎可分解所有对人体和环境有害的有机物质及部分无机物质，不仅能加速反应，亦能运用自然界的定住，不造成资源浪费与附加污染形成。最具代表性的例子为植物的〃光合作用〃，吸收对动物有毒之二氧化碳，利用光能转化为氧气及水。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。如此清洁而高效的催化作用当

4、然是我们研究的主要对象，否则将是一笔不可估量的损失。由于资源环境等问题的严峻性，我们将由被动开始转变为主动研究这-领域。我国光催化剂的研究领域主要集屮在以下几个方面：(1)新型高效光催化剂，包括可见光光催化剂的研究与开发；(2)光催化技术在空气净化和污水处理等环保领域的应用研究；(3)光催化技术在军事领域的应用研究；(4)光催化技术在医疗方面的应用研究和技术开发；(5)光催化技术在高压输变电线路安全保障方面的应用研究；(6)光催化技术及其产品的工程化和产业化研究与设计。到口前为止，我国已经取得了良好的成绩。二、材料世界上能作为光触

5、媒的材料众多，包括二氧化钛(Ti02),氧化锌(ZnO),氧化锡(SnO2),二氧化错(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，也曾经较多使用硫化镉(CdS)和氧化锌(ZnO)作为光触媒材料,但是由于这两者的化学性质不稳定，会在光催化的同时发生光溶解，溶出有害的金属离子具有一定的生物毒性，故发达国家冃前已经很少将它们用作为民用光催化材料，部分工业光催化领域还在使用。二氧化钛是一种半导体，分别具有锐

6、钛矿(Anatase),金红石(Rut订e)及板钛矿(Brookite)三种晶体结构，其屮只有锐钛矿结构和金红石结构具有光催化特性。三、发展1972年,Fujishma和Honda在Nature杂志上发表了用纳米二氧化钛作为光阳极进行紫外光光照分解1120为112和02的研究论文[74],这标志着多相迤么从基础研究到应用研究新时代的开始。口此，伴随着世界范围内能源危机的爆发和环境恶化问题等的出现，多相光催化研究日益引起人们的关注。它的目标是利用口然界最为丰富的能源一一太阳光能來应用于能源转化与利用，环境净化，光化学合成，太阳能电池

7、等等的课题。1976年美国Carey关于光催化分解联苯及氧化联苯的报导，被认为是光催化在消除环境污染物方面的首创性研究工作。另外，由于日木在90年代实施了净化空气的恶臭管理法，掀起了大气净化、除臭、防污、抗菌、防霉、抗雾和开发无机抗菌剂的热潮。在这样的背景下，环境友好光催化技术作为新环保技术，其实用化的研究开发受到广泛的重视。世界许多国家尤其是日木、美国、加拿大、法国、韩国等国家投入了大量的资金和研究力量从事光催化功能材料及相应技术的研究及开发，涉及光催化消除环境污染物的研究报道日益增多。光催化环境友好应用研究领域的发展I•分迅速

8、，口前,水或空气屮可能存在的各类主要有机污染物例如：致癌类卤化物、农药、含硫有机物等等都有光催化矿化方面的研究。四、目前光催化剂在日常生活中的主要应用有：1、催化废水中冇机物的降解用光敏化半导体为催化剂处理印染污水、冇机卤化物废水和冇机农药废水，是