光催化技術(shù)研究進(jìn)展課件

1、光催化技術(shù)研究進(jìn)展主要內(nèi)容 光催化簡(jiǎn)介 光催化分類方法 光催化材料 光催化的展望一、光催化的簡(jiǎn)介二、光催化的分類方法三、光催化材料四、光催化的未來發(fā)展一、光催化簡(jiǎn)介光催化的定義及發(fā)展史光催化的原理光催化的應(yīng)用I. 光催化的定義Photocatalysis; Photochemical catalysis; 材料在光照下，通過把光能轉(zhuǎn)變成化學(xué)能，促進(jìn)有機(jī)物的合成或有機(jī)物降解的過程； IUPAC1-2通過催化劑對(duì)光的吸收而進(jìn)行的催化反應(yīng) 半導(dǎo)體材料在光的照射下，將光能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能，并促進(jìn)有機(jī)物的合成與分解。圖1. 與“光催化”相關(guān)的文獻(xiàn)總量年度變化規(guī)律圖 II. 光催化的發(fā)展 以太陽能化學(xué)轉(zhuǎn)換和儲(chǔ)

2、存為主要背景的半導(dǎo)體光催化特性的研究始于1917 年。1972 年日本科學(xué)家Fujishima和Honda用TiO2薄膜為電極，利用光能分解水而生成氫氣的實(shí)驗(yàn)。 光催化簡(jiǎn)介1發(fā)展II. 光催化的發(fā)展歷程該特性引起了光催化工作者的極大興趣 開創(chuàng)了半導(dǎo)體光催化技術(shù)的新紀(jì)元。 1976 年，John.H.Carey-TiO2光催化氧化法成功用于污水PCB 化合物脫氯去毒 學(xué)術(shù)界圍繞太陽能利用、光催化降解有機(jī)物等展開了多方面的研究。1985年，Mutsunaga等發(fā)現(xiàn)在金屬鹵燈發(fā)出的近紫外光照射下， TiO2- Pt電極具用殺菌效果 開創(chuàng)了用光催化方法殺菌消毒的先河。 光催化簡(jiǎn)介1發(fā)展。其具備良好的耐

3、候性、耐化學(xué)腐蝕性、抗紫外線能力強(qiáng)、透明性優(yōu)異等特點(diǎn)廣泛應(yīng)用于汽車、感光材料、光催化劑、化妝品、食品包裝材料、陶瓷添加劑、氣體傳感器及電子材料等一、光催化簡(jiǎn)介光催化的定義及發(fā)展史光催化的原理光催化的應(yīng)用機(jī) 理光催化劑（如TiO2等）受到能量大于禁帶寬度的光照射，價(jià)帶上的電子 e-受到激發(fā)，躍過禁帶進(jìn)入導(dǎo)帶，留下空穴h+， h+具有強(qiáng)氧化性， e-具有強(qiáng)還原性，二者形成氧化、還原體系。活潑的空穴電子都有能力氧化和還原吸附在表面上的物質(zhì)。光催化簡(jiǎn)介2機(jī)理光生e- 和h+ 除了可直接與反應(yīng)物作用外，還可與吸附在催化劑表面上的O2、OH- 和H2O 發(fā)生一系列反應(yīng)，生成具有高度化學(xué)活性的羥基自由基OH

4、 及H2O2，這些活性物質(zhì)把吸附在催化劑表面上的有機(jī)污染物降解為CO2、H2O 等。光催化簡(jiǎn)介2機(jī)理光催化簡(jiǎn)介2機(jī)理光解水的反應(yīng)機(jī)理光催化簡(jiǎn)介2機(jī)理光催化殺菌的反應(yīng)機(jī)理一、光催化簡(jiǎn)介光催化的定義及發(fā)展史光催化的原理光催化的應(yīng)用光催化分解水光催化降解空氣或水中的有機(jī)物光催化殺菌太陽能電池（或其他“光-電”轉(zhuǎn)換裝置）3. 光催化的應(yīng)用例 1.例 2.一、光催化的簡(jiǎn)介二、光催化的分類方法三、光催化材料四、光催化的未來發(fā)展根據(jù)激發(fā)光波長(zhǎng)紫外光催化可見光催化全波長(zhǎng)光催化2. 根據(jù)光催化對(duì)象或催化用途來分 光催化降解有機(jī)物（包括光自潔） 光催化殺菌 光催化分解水 光催化生電裝置太陽能電池3. 根據(jù)光催化材

5、料二、光催化的分類可見光光催化劑目前報(bào)道的光催化劑大多效率低，帶隙較寬，只能在紫外區(qū)顯示光化學(xué)活性，在太陽光譜中紫外光(400 nm 以下）不到5 %，而波長(zhǎng)為400750 nm 的可見光占到43 %為了有效地利用太陽光，研究在可見光下具有高效光催化活性的催化材料非常有意義，尋求廉價(jià)、環(huán)境友好并具有高性能的可見光光催化材料將是光催化發(fā)展進(jìn)一步走向?qū)嵱没谋厝悔厔?shì)光催化分類方法一、光催化的簡(jiǎn)介二、光催化的分類方法三、光催化材料四、光催化的未來發(fā)展半導(dǎo)體： 光催化劑半導(dǎo)體有ZnS、TiO2、ZnO、CdS、 SnO2和Fe3O4等 鹵化銀材料作為一種可見光催化劑受到廣泛關(guān)注三、光催化材料專題 I光催化治理水污染專題II-光催化殺菌專題III光催化分解水專題IVTiO2光催化材料一、光催化的簡(jiǎn)介二、光催化的分類方法三、光催化材料四、光催化的展望 成熟的光催化技術(shù)是完全以太陽光作為能量來源，因此是一種低能耗甚至零能耗的技術(shù)，同時(shí)由于沒有二次污染物的產(chǎn)生，因此是一種低能耗的清潔技術(shù)；隨著光催化機(jī)理、光催化材料