光催化與生活

1、朱永法朱永法清華大學(xué)化學(xué)系清華大學(xué)化學(xué)系http:/2014.11.29杭州，浙江理工大學(xué)杭州，浙江理工大學(xué)清華大學(xué)環(huán)境與能源催化實驗室 環(huán)境與能源問題的嚴(yán)峻性環(huán)境與能源問題的嚴(yán)峻性 光催化技術(shù)的基本原理光催化技術(shù)的基本原理 光催化技術(shù)與生活質(zhì)量光催化技術(shù)與生活質(zhì)量家居生活家居生活污染治理污染治理醫(yī)療健康醫(yī)療健康交通環(huán)境交通環(huán)境食品保障食品保障軍事應(yīng)用軍事應(yīng)用環(huán)境質(zhì)量環(huán)境質(zhì)量綠色能源綠色能源健康建筑健康建筑清華大學(xué)環(huán)境與能源催化實驗室 煤、石油、天然氣等化石能源的不可再生性；煤、石油、天然氣等化石能源的不可再生性； 一次能源均來自億萬年太陽能的積累，無法循環(huán)使用一次能源均來自億萬年太陽能的積累

2、，無法循環(huán)使用光合作用是唯一可利用光合作用是唯一可利用CO2 和水合成有機物的和水合成有機物的反應(yīng)地球上最偉大的反應(yīng)反應(yīng)地球上最偉大的反應(yīng)清華大學(xué)環(huán)境與能源催化實驗室在過去在過去100年里，消耗了年里，消耗了1420億噸石油和億噸石油和2650億噸煤，消耗了億噸煤，消耗了世界世界56的石油和的石油和60以上的天然氣以上的天然氣如何利用太陽能是綠色能源最關(guān)鍵的技術(shù)如何利用太陽能是綠色能源最關(guān)鍵的技術(shù) ！BP世界能源統(tǒng)計世界能源統(tǒng)計2007的數(shù)據(jù)表明，全球石油的數(shù)據(jù)表明，全球石油儲量可供生產(chǎn)儲量可供生產(chǎn)40年，天年，天然氣和煤炭則分別可以然氣和煤炭則分別可以供應(yīng)供應(yīng)65年和年和162年年 40年年

3、60年年160年年清華大學(xué)環(huán)境與能源催化實驗室 全球每年排放的全球每年排放的CO2 高達(dá)高達(dá) 240億噸之巨億噸之巨清華大學(xué)環(huán)境與能源催化實驗室洛杉磯光化學(xué)煙洛杉磯光化學(xué)煙霧霧甘肅沙塵暴甘肅沙塵暴清華大學(xué)環(huán)境與能源催化實驗室 建筑材料建筑材料 裝飾材料裝飾材料 人的活動人的活動 室外污染物室外污染物清華大學(xué)環(huán)境與能源催化實驗室工業(yè)廢水之一，其毒性大，色澤深，嚴(yán)重危工業(yè)廢水之一，其毒性大，色澤深，嚴(yán)重危害了生態(tài)環(huán)境。害了生態(tài)環(huán)境。我國每年農(nóng)藥產(chǎn)量大約我國每年農(nóng)藥產(chǎn)量大約20萬噸，還從國外進(jìn)口農(nóng)萬噸，還從國外進(jìn)口農(nóng)藥藥75萬噸。通過噴施、地表徑流及農(nóng)藥工廠的廢水排入水體萬噸。通過噴施、地表徑流及農(nóng)

4、藥工廠的廢水排入水體中中洗滌劑污染：洗滌劑污染：每年大量的洗滌劑進(jìn)入水體，并難以降解；每年大量的洗滌劑進(jìn)入水體，并難以降解；煤化工、石油化工、化工廢水、礦山廢水等；煤化工、石油化工、化工廢水、礦山廢水等；Ref:國家環(huán)境保護(hù)總局國家環(huán)境保護(hù)總局.長江三峽工程生態(tài)與環(huán)境監(jiān)測公報長江三峽工程生態(tài)與環(huán)境監(jiān)測公報 清華大學(xué)環(huán)境與能源催化實驗室清華大學(xué)環(huán)境與能源催化實驗室家居內(nèi)部家居內(nèi)部窗簾窗簾 、鏡子、室內(nèi)建材、鏡子、室內(nèi)建材日光燈日光燈居房外部居房外部瓷磚瓷磚, 玻璃玻璃, 涂料涂料, 帳篷帳篷鋁面板鋁面板空氣凈化空氣凈化空氣凈化器空氣凈化器二惡英降解二惡英降解公路行業(yè)公路行業(yè)隧道照明燈隧道照明燈公

5、路上用鏡公路上用鏡隔音墻隔音墻NOx的清除的清除汽車業(yè)汽車業(yè)汽車鏡、外涂料汽車鏡、外涂料醫(yī)療器械及外設(shè)醫(yī)療器械及外設(shè)醫(yī)用導(dǎo)管醫(yī)用導(dǎo)管手術(shù)室手術(shù)室太陽能利用太陽能利用光解水制氫光解水制氫CO2 的光還原的光還原水凈化水凈化環(huán)境激素降解環(huán)境激素降解有機氯化物的降解有機氯化物的降解農(nóng)業(yè)農(nóng)業(yè)殘留農(nóng)藥降解殘留農(nóng)藥降解家禽飼養(yǎng)場所除臭家禽飼養(yǎng)場所除臭水培室凈化水培室凈化軍事應(yīng)用軍事應(yīng)用防生化、野戰(zhàn)保障防生化、野戰(zhàn)保障清華大學(xué)環(huán)境與能源催化實驗室清華大學(xué)環(huán)境與能源催化實驗室光生空穴的能力達(dá)到光生空穴的能力達(dá)到3.0eV，相當(dāng)，相當(dāng)于于15000度溫度的能量度溫度的能量清華大學(xué)環(huán)境與能源催化實驗室分解污染物中

6、的有機物和親水表面，分解污染物中的有機物和親水表面，是的污染物顆粒易脫落是的污染物顆粒易脫落清華大學(xué)環(huán)境與能源催化實驗室清華大學(xué)環(huán)境與能源催化實驗室光生電子還原水，產(chǎn)出氫氣；光生空穴氧化水，產(chǎn)光生電子還原水，產(chǎn)出氫氣；光生空穴氧化水，產(chǎn)出氧氣；出氧氣；光生電子還原二氧化碳形成有機燃料；光生電子還原二氧化碳形成有機燃料；光生電子和空穴分離，形成電壓和電流輸出；光生電子和空穴分離，形成電壓和電流輸出；清華大學(xué)環(huán)境與能源催化實驗室清華大學(xué)環(huán)境與能源催化實驗室；清華大學(xué)環(huán)境與能源催化實驗室清華大學(xué)環(huán)境與能源催化實驗室清華大學(xué)環(huán)境與能源催化實驗室清華大學(xué)環(huán)境與能源催化實驗室清華大學(xué)環(huán)境與能源催化實驗室清

7、華大學(xué)環(huán)境與能源催化實驗室清華大學(xué)環(huán)境與能源催化實驗室自來水中存在大量有機物，氯消毒副產(chǎn)物自來水中存在大量有機物，氯消毒副產(chǎn)物等大量有害物，其中有近等大量有害物，其中有近40種是致癌物質(zhì)種是致癌物質(zhì)清華大學(xué)環(huán)境與能源催化實驗室清華大學(xué)環(huán)境與能源催化實驗室清華大學(xué)環(huán)境與能源催化實驗室清華大學(xué)環(huán)境與能源催化實驗室清華大學(xué)環(huán)境與能源催化實驗室清華大學(xué)環(huán)境與能源催化實驗室清華大學(xué)環(huán)境與能源催化實驗室清華大學(xué)環(huán)境與能源催化實驗室光催化凈化組件光催化凈化組件光催化醫(yī)用空氣消毒機光催化醫(yī)用空氣消毒機粗過濾粗過濾+靜電靜電+光催化集成凈化光催化集成凈化光催化抗菌自清潔涂層應(yīng)用光催化抗菌自清潔涂層應(yīng)用清華大學(xué)環(huán)

8、境與能源催化實驗室清華大學(xué)環(huán)境與能源催化實驗室清華大學(xué)環(huán)境與能源催化實驗室清華大學(xué)環(huán)境與能源催化實驗室清華大學(xué)環(huán)境與能源催化實驗室自清潔瓷磚對染料污染物的光催化自清潔效果自清潔瓷磚對染料污染物的光催化自清潔效果A: 原始污染瓷磚原始污染瓷磚 B: 光照光照10分鐘分鐘 C:光照光照20分鐘分鐘 D：光照：光照30分鐘分鐘 E:光照光照40分鐘分鐘自清潔瓷磚可以在太陽光或室內(nèi)光照射下，對積累自清潔瓷磚可以在太陽光或室內(nèi)光照射下，對積累在表面的有機污染物分解成水和二氧化碳，實現(xiàn)自在表面的有機污染物分解成水和二氧化碳，實現(xiàn)自清潔的功能清潔的功能清華大學(xué)環(huán)境與能源催化實驗室光催化涂層可以通過超親水性和

9、降解功能實現(xiàn)光催化涂層可以通過超親水性和降解功能實現(xiàn)建筑物表面的自清潔功能建筑物表面的自清潔功能清華大學(xué)環(huán)境與能源催化實驗室光催化涂層具有殺菌效果，可以殺滅霉菌等，保證光催化涂層具有殺菌效果，可以殺滅霉菌等，保證建筑物不會發(fā)霉建筑物不會發(fā)霉清華大學(xué)環(huán)境與能源催化實驗室光催化涂層還可以分解空氣中的有害物光催化涂層還可以分解空氣中的有害物質(zhì)，對空氣實現(xiàn)凈化功能質(zhì)，對空氣實現(xiàn)凈化功能清華大學(xué)環(huán)境與能源催化實驗室清華大學(xué)環(huán)境與能源催化實驗室清華大學(xué)環(huán)境與能源催化實驗室清華大學(xué)環(huán)境與能源催化實驗室清華大學(xué)環(huán)境與能源催化實驗室光催化空氣凈化系統(tǒng)大大提高了核潛艇的潛航能力對比實驗結(jié)果 光催化用于潛艇艙空氣凈

10、化光催化用于潛艇艙空氣凈化清華大學(xué)環(huán)境與能源催化實驗室光解水制氫視頻光解水制氫視頻染料敏化太陽能電池染料敏化太陽能電池清華大學(xué)環(huán)境與能源催化實驗室我國地面每年吸收的太陽能大約相當(dāng)于我國地面每年吸收的太陽能大約相當(dāng)于17萬億噸萬億噸標(biāo)準(zhǔn)煤的能量（每年開采煤炭標(biāo)準(zhǔn)煤的能量（每年開采煤炭34億噸）億噸）;目前染料敏化太陽能電池轉(zhuǎn)換效率可以達(dá)到目前染料敏化太陽能電池轉(zhuǎn)換效率可以達(dá)到13%太陽能路燈太陽能路燈太陽能發(fā)電站太陽能發(fā)電站野外電能供給野外電能供給清華大學(xué)環(huán)境與能源催化實驗室清華大學(xué)環(huán)境與能源催化實驗室清華大學(xué)環(huán)境與能源催化實驗室清華大學(xué)環(huán)境與能源催化實驗室 TiO2介孔薄膜光催化劑介孔薄膜光催化劑 鎢酸鉍和鉬酸鉍光催化劑鎢酸鉍和鉬酸鉍光催化劑 鎢酸鋅和鉬酸鋅光催化劑鎢酸鋅和鉬酸鋅光催化劑 磷酸鉍光催化劑磷酸鉍光催化劑 共軛共軛分子表面雜化光催化研究分子表面雜化光催化研究 表面氧缺陷型光催化研究表面氧缺陷型光催化研究 光電協(xié)同催化降解研究光電協(xié)同催化降解研究 C3N4活性與氧化能力提高研究活性與氧化能力提高研究 吸附富集吸附富集-定位光催化降解研