%ac换及环境净化材料的现状和发展趋势.pdf

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1、邹志刚等：光催化太阳能转换及环境净化材料的现状和发展趋势83光催化太阳能转换及环境净化材料的现状和发展趋势∗１234567邹志刚，赵进才，付贤智，张彭义，陈军，朱鸿民，叶金花(1.南京大学环境材料与再生能源研究中心，江苏南京210093；2.中国科学院化学研究所，北京100080；3.福州大学，福建福州350002；4.清华大学，北京100084；5.南开大学，天津300071；6.北京科技大学，北京100083；7.日本国立材料研究所,环境材料研究中心，茨木305-0047，日本)摘要：21世纪人类面临的最大课题是能源和环境我们提出了经济有效净化空气以防范疾病通过室内问题

2、，利用太阳能来解决全球性的能源和环境问题越空气传播的严峻课题。如何经济有效地净化水和空气来越受到人们的重视，各种技术手段应运而生。最近，是我们所要解决的重大科学挑战。我们成功地利用可见光响应的半导体光催化材料来同时，研究和开发能替代化石能源的“清洁”能分解水和降解有机污染物，实验中还发现如果光催化源已成为世界各国政府可持续发展能源的战略决策，材料具有合适的能带结构，其光催化的效果就越显可再生能源被认为是“战略能源”。美国总统布什2003著。本文简要评述了光催化材料在太阳能转化和环境年2月6日提出了“氢经济”计划，宣布美国在未来净化方面应用的研究背景、现状和发展趋势。五年将投

3、入17亿美元，在能源领域集中其主要力量关键词：光催化；太阳能；环境材料；能源转换；环进行可再生能源的研究，2003年3月日本政府正式境问题启动“新阳光计划”，研究和开发能替代化石能源的中图分类号：TK513；TB39文献标识码：A“清洁”能源，为此投资30亿美元以保证上述研究文章编号：1001-9731（2004）增刊-0083-06计划的顺利进行；西方的许多发达的工业国家，如德国、法国、以色列等也纷纷投入巨资加入“战略能源”1研究的迫切性和必要性的研究行列。环境污染和能源短缺是当前人类所需解决的重光催化可以将低密度的太阳光能转化为高密度大挑战，是我国实施可持续发展战略所要

4、优先考虑的的化学能、电能，同时可以直接利用低密度的太阳光重大课题。饮用水和室内空气质量直接影响到人们的降解和矿化水和空气中的各种污染物，所以光催化在健康和生活质量。微量有机物污染是目前饮水处理中环境净化和新能源开发方面具有巨大的潜力。利用光面临的突出问题，关乎饮水的安全性。例如，存在的催化可以实现通过热反应得不到的化学反应,通过微量天然有机物在氯消毒过程中产生三卤甲烷、卤乙光强、光波长可控制反应速度和选择性；这一方法可酸等消毒副产物，人工合成化合物尤其是微/痕量内在室温下充分利用太阳光，具有低成本、无污染的优分泌干扰性物质（EDCs）对人体健康构成更为隐蔽点，对于从根本上解

5、决环境污染和能源短缺问题具有和长远的危害，在世界范围内引起广泛的关注。为此，不可估量的意义。最新颁布实施的《生活饮用水水质卫生规范》增添了多年来，国内外对可见光光催化技术寄予厚望，约50项有关有害有机物的非常规检测指标。近几年国内外不少公司也投入资金进行研究和商业化开发，室内空气质量已成为公共关注的热点，室内空气污染申请大量的专利；仅美国近七年申请的有关光催化的事件频频发生，轻微的使人感到不适，工作效率显著专利就超过500个。而实际上光催化在室内空气净化、降低，严重的甚至导致人员死亡或患恶疾，“病态建自洁净材料、超亲水性材料等方面已取得初步成功，筑物”问题日益突出。挥发性有

6、机物（如甲醛、甲苯）光催化材料在环境方面应用的市场正在逐步形成。据以及生物污染（霉菌、真菌和病毒）是当前改善室内日本三菱综合研究所和日本经济新闻社等机构预测，空气质量所面临的主要课题，去年SARS的发生更向2005年日本国内的光催化剂及相关产品的市场规模收稿日期：2004-06-13通讯作者：邹志刚作者简介：邹志刚（1955－），男，日本东京大学博士研究生毕业，获理学博士学位。现为南京大学长江特聘教授，新型生态能源环境材料研究中心主任，博士生导师，兼任日本经济产业省产业综合技术研究所COE特别研究员，日本文部科学技术省文职材料研究机构客座研究员。长期从事材料物理化学和光催化

7、的研究，已发表论文110余篇，申请专利10项。842004功能材料年增刊（35）卷将达到150亿美元，远期市场潜力可达到2000亿美响应光催化材料将低密度的太阳光转化为高密度的元。但目前可实用的光催化材料只能利用紫外光，为化学能，并直接利用太阳光在常温下光催化降解、矿了高效地利用太阳光，开发可见光响应型新型光催化化有毒有害污染物，净化水和空气，达到环境净化的材料势在必行。因为紫外线只占太阳光能量的4%左目的。对于可见光响应光催化的研究，构建高效的新右，而可见光（400～750nm）则占太阳光能量的43%。型可见光光