光催化技術(shù)研究進展課件

1、光催化技術(shù)研究進展主要內(nèi)容 光催化簡介 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，促進有機物的合成或有機物降解的過程； IUPAC1-2通過催化劑對光的吸收而進行的催化反應(yīng) 半導(dǎo)體材料在光的照射下，將光能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能，并促進有機物的合成與分解。圖1. 與“光催化”相關(guān)的文獻總量年度變化規(guī)律圖 II. 光催化的發(fā)展 以太陽能化學(xué)轉(zhuǎn)換和儲

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驗。 光催化簡介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、透明性優(yōu)異等特點廣泛應(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 理光催化劑（如TiO2等）受到能量大于禁帶寬度的光照射，價帶上的電子 e-受到激發(fā)，躍過禁帶進入導(dǎo)帶，留下空穴h+， h+具有強氧化性， e-具有強還原性，二者形成氧化、還原體系?；顫姷目昭娮佣加心芰ρ趸瓦€原吸附在表面上的物質(zhì)。光催化簡介2機理光生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污染物降解為CO2、H2O 等。光催化簡介2機理光催化簡介2機理光解水的反應(yīng)機理光催化簡介2機理光催化殺菌的反應(yīng)機理一、光催化簡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)光波長紫外光催化可見光催化全波長光催化2. 根據(jù)光催化對象或催化用途來分 光催化降解有機物（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、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)展進一步走向?qū)嵱没谋厝悔厔莨獯呋诸惙椒ㄒ弧⒐獯呋暮喗槎?、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)；隨著光催化機理、光催化材料