光催化研究課件

光催化背景光催化技術(shù)的優(yōu)點光催化原理光催化降解染料和光解水光催化技術(shù)發(fā)展前景光催化背景1

20世紀以來，人類在享受迅速發(fā)展的科技所帶來的舒適和方便的同時，也品嘗著盲目和短視造成的生存環(huán)境不斷惡化的苦果，從上半葉震驚世界的“八大公害事件”到近年來發(fā)現(xiàn)的全球變暖、臭氧層破壞和生物多樣性的消失；從上海爆發(fā)的“甲肝”事件到20世紀70年代末使全世界為之恐慌的“瘋牛病”和“二噁英事件”，都是20世紀環(huán)境惡化的直接結(jié)果，而環(huán)境污染的潛在影響遠不止于此，已嚴重地威脅著人類的繼續(xù)繁衍和生存。光催化技術(shù)背景20世紀以來，人類在享受迅速發(fā)展的科技所帶2光催化研究課件3

所以，控制污染、保護環(huán)境，實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展是全人類的迫切愿望和共同心聲，在各種環(huán)境污染中，最普遍、最主要和影響最大的是化學污染，因而，有效地控制和治理各種化學污染物對構(gòu)成人類生存最基本的水資源、土壤和大氣環(huán)境的破壞是環(huán)境綜合治理中的重點，開發(fā)能把各種化學污染物無害化的實用技術(shù)是環(huán)境保護的關(guān)鍵。所以，控制污染、保護環(huán)境，實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展是全人類4

目前使用的具有代表性的化學污染處理方法主要有：物理吸附法、化學氧化法、微生物處理法和高溫焚燒法，這些方法對環(huán)境的保護和治理起了重大作用。目前使用的具有代表性的化學污染處理方法主要有：物5

但是這些技術(shù)不同程度地存在著或效率低，不能徹底將污染物無害化，易產(chǎn)生二次污染；或使用范圍窄，僅適合特定的污染物；或能耗高，不適合大規(guī)模推廣等方面的缺陷因而，開發(fā)高效、低能耗、適用范圍廣和有深度氧化能力的化學污染物清除技術(shù)一直是環(huán)保技術(shù)追求的目標。光催化技術(shù)就是在這樣的背景下從20世紀年代逐步發(fā)展起來的一門新興環(huán)保技術(shù)。但是這些技術(shù)不同程度地存在著或效率低，不能徹底將6光催化的優(yōu)點：

由于光催化技術(shù)可利用太陽能在室溫下發(fā)生反應(yīng)，比較經(jīng)濟；光催化劑，自身無毒、無害、無腐蝕性，可反復使用；可將有機污染物完全礦化成無機離子，無二次污染，所以有著傳統(tǒng)的高溫、常規(guī)催化技術(shù)及吸附技術(shù)無法比擬的誘人魅力，是一種具有廣闊應(yīng)用前景的綠色環(huán)境治理技術(shù)。光催化的優(yōu)點：由于光催化技術(shù)可利用太陽能在室溫7光催化原理

光催化是一種利用新型的復合納米高科技功能材料的技術(shù)，它是一種低溫深度反應(yīng)技術(shù)，光催化劑納米粒子在一定波長的光線照射下受激生成電子—空穴對，空穴分解催化劑表面吸附的水產(chǎn)生氫氧自由基，電子使其周圍的氧還原成活性離子氧，從而具備極強的氧化—還原作用，將光催化劑表面的各種污染物摧毀。

光催化原理光催化是一種利用新型的復合納米高科技功8光催化原理圖光催化原理圖9光催化材料

光催化所用的材料多種多樣，但是最為著名和研究最為徹底的是納米二氧化鈦。光觸媒在太陽光的照射下能產(chǎn)生羥基自由基、超氧自由基等活性物種，因而具備抗菌、除臭、油污分解、防霉防藻、空氣凈化的作用。

光解水制氫與光解水制氧就是一種利用光催化原理使水分解產(chǎn)生氫氣與氧氣的過程，目前此項目還處于實驗階段。光催化材料光催化所用的材料多種多樣，但是最為著名和研10光降解染料和光解水光降解染料（降低能壘反應(yīng)）：此類反應(yīng)的△G<0，反應(yīng)過程不可逆，這類反應(yīng)中在光催化劑的作用下引發(fā)生成O2-、OH·、和H+等活性基團光解水（升高能壘反應(yīng)）：水分解生成H2和O2則是高能壘反應(yīng)，該類反應(yīng)的△G>0(△G=237kJ／mol)，此類反應(yīng)將光能轉(zhuǎn)化為化學能。要使水分解釋放出氫氣，熱力學要求作為光催化材料的半導體材料的導帶電位比氫電極電位EH+/H2稍負，而價帶電位則應(yīng)比氧電極電位Eo2/H2O稍正。光降解染料和光解水光降解染料（降低能壘反應(yīng)）：此類反應(yīng)的△G11光解水原理

光輻射在半導體上，當輻射的能量大于或相當于半導體的禁帶寬度時，半導體內(nèi)電子受激發(fā)從價帶躍遷到導帶，而空穴則留在價帶，使電子和空穴發(fā)生分離，然后分別在半導體的不同位置將水還原成氫氣或者將水氧化成氧氣.光解水原理光輻射在半導體上，當輻射的能量大于12光催化技術(shù)的前景發(fā)展

1、能源和環(huán)境是人類在21世紀所面臨的兩大問題,半導體光催化材料在解決環(huán)境污染和能源短缺方面有著巨大的應(yīng)用前景。2、然而傳統(tǒng)的光催化材料,如研究較多的TiO2、ZnO和ZnS等都是寬禁帶光催化劑,只能被紫外光所激發(fā)。而紫外光只占太陽光能量的大約4%,相反可見光則占太陽光能量的約46%。3、因此研究和開發(fā)可見光響應(yīng)的光催化材料是目前亟待解決的關(guān)鍵問題。金屬硫化物被認為是優(yōu)良的可見光光催化劑,其合適的價帶導帶位置使得金屬硫化物在光催化氧化和光分解水制氫等領(lǐng)域有著潛在的應(yīng)用前景光催化技術(shù)的前景發(fā)展1、能源和環(huán)境是人類在21世紀13精品課件！精品課件！14精品課件！精品課件！15

ThankyouThankyou16光催化背景光催化技術(shù)的優(yōu)點光催化原理光催化降解染料和光解水光催化技術(shù)發(fā)展前景光催化背景17

20世紀以來，人類在享受迅速發(fā)展的科技所帶來的舒適和方便的同時，也品嘗著盲目和短視造成的生存環(huán)境不斷惡化的苦果，從上半葉震驚世界的“八大公害事件”到近年來發(fā)現(xiàn)的全球變暖、臭氧層破壞和生物多樣性的消失；從上海爆發(fā)的“甲肝”事件到20世紀70年代末使全世界為之恐慌的“瘋牛病”和“二噁英事件”，都是20世紀環(huán)境惡化的直接結(jié)果，而環(huán)境污染的潛在影響遠不止于此，已嚴重地威脅著人類的繼續(xù)繁衍和生存。光催化技術(shù)背景20世紀以來，人類在享受迅速發(fā)展的科技所帶18光催化研究課件19

所以，控制污染、保護環(huán)境，實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展是全人類的迫切愿望和共同心聲，在各種環(huán)境污染中，最普遍、最主要和影響最大的是化學污染，因而，有效地控制和治理各種化學污染物對構(gòu)成人類生存最基本的水資源、土壤和大氣環(huán)境的破壞是環(huán)境綜合治理中的重點，開發(fā)能把各種化學污染物無害化的實用技術(shù)是環(huán)境保護的關(guān)鍵。所以，控制污染、保護環(huán)境，實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展是全人類20

目前使用的具有代表性的化學污染處理方法主要有：物理吸附法、化學氧化法、微生物處理法和高溫焚燒法，這些方法對環(huán)境的保護和治理起了重大作用。目前使用的具有代表性的化學污染處理方法主要有：物21

但是這些技術(shù)不同程度地存在著或效率低，不能徹底將污染物無害化，易產(chǎn)生二次污染；或使用范圍窄，僅適合特定的污染物；或能耗高，不適合大規(guī)模推廣等方面的缺陷因而，開發(fā)高效、低能耗、適用范圍廣和有深度氧化能力的化學污染物清除技術(shù)一直是環(huán)保技術(shù)追求的目標。光催化技術(shù)就是在這樣的背景下從20世紀年代逐步發(fā)展起來的一門新興環(huán)保技術(shù)。但是這些技術(shù)不同程度地存在著或效率低，不能徹底將22光催化的優(yōu)點：

由于光催化技術(shù)可利用太陽能在室溫下發(fā)生反應(yīng)，比較經(jīng)濟；光催化劑，自身無毒、無害、無腐蝕性，可反復使用；可將有機污染物完全礦化成無機離子，無二次污染，所以有著傳統(tǒng)的高溫、常規(guī)催化技術(shù)及吸附技術(shù)無法比擬的誘人魅力，是一種具有廣闊應(yīng)用前景的綠色環(huán)境治理技術(shù)。光催化的優(yōu)點：由于光催化技術(shù)可利用太陽能在室溫23光催化原理

光催化是一種利用新型的復合納米高科技功能材料的技術(shù)，它是一種低溫深度反應(yīng)技術(shù)，光催化劑納米粒子在一定波長的光線照射下受激生成電子—空穴對，空穴分解催化劑表面吸附的水產(chǎn)生氫氧自由基，電子使其周圍的氧還原成活性離子氧，從而具備極強的氧化—還原作用，將光催化劑表面的各種污染物摧毀。

光催化原理光催化是一種利用新型的復合納米高科技功24光催化原理圖光催化原理圖25光催化材料

光催化所用的材料多種多樣，但是最為著名和研究最為徹底的是納米二氧化鈦。光觸媒在太陽光的照射下能產(chǎn)生羥基自由基、超氧自由基等活性物種，因而具備抗菌、除臭、油污分解、防霉防藻、空氣凈化的作用。

光解水制氫與光解水制氧就是一種利用光催化原理使水分解產(chǎn)生氫氣與氧氣的過程，目前此項目還處于實驗階段。光催化材料光催化所用的材料多種多樣，但是最為著名和研26光降解染料和光解水光降解染料（降低能壘反應(yīng)）：此類反應(yīng)的△G<0，反應(yīng)過程不可逆，這類反應(yīng)中在光催化劑的作用下引發(fā)生成O2-、OH·、和H+等活性基團光解水（升高能壘反應(yīng)）：水分解生成H2和O2則是高能壘反應(yīng)，該類反應(yīng)的△G>0(△G=237kJ／mol)，此類反應(yīng)將光能轉(zhuǎn)化為化學能。要使水分解釋放出氫氣，熱力學要求作為光催化材料的半導體材料的導帶電位比氫電極電位EH+/H2稍負，而價帶電位則應(yīng)比氧電極電位Eo2/H2O稍正。光降解染料和光解水光降解染料（降低能壘反應(yīng)）：此類反應(yīng)的△G27光解水原理

光輻射在半導體上，當輻射的能量大于或相當于半導體的禁帶寬度時，半導體內(nèi)電子受激發(fā)從價帶躍遷到導帶，而空穴則留在價帶，使電子和空穴發(fā)生分離，然后分別在半導體的不同位置將水還原成氫氣或者將水氧化成氧氣.光解水原理光輻射在半導體上，當輻射的能量大于28光催化技術(shù)的前景發(fā)展

1、能源和環(huán)境是人類在21世紀所面臨的兩大問題,半導體光催化材料在解決環(huán)境污染和能源短缺方面有著巨大的應(yīng)用前景。2、然而傳統(tǒng)的光催化材料,如研究較多的TiO2、ZnO和ZnS等都是寬禁帶光催化劑,只能被紫外光所激發(fā)。而紫外光只占太陽光能量的大