光催化劑的分類和機(jī)理總結(jié)演示文稿

光催化劑的分類和機(jī)理總結(jié)演示文稿本文檔共31頁(yè)；當(dāng)前第1頁(yè)；編輯于星期三\20點(diǎn)56分光催化的機(jī)理和應(yīng)用本文檔共31頁(yè)；當(dāng)前第2頁(yè)；編輯于星期三\20點(diǎn)56分防止電子和空穴的再結(jié)合1、用一種陷阱式的納米結(jié)構(gòu)限制光生空穴或者捕捉光生電子；2、用犧牲劑（乙醇、Na2S、Na2SO3）作為電子給體消耗價(jià)帶空穴，是導(dǎo)帶電子還原氫離子；用犧牲劑（AgNO3）作為電子受體消耗導(dǎo)帶電子，使價(jià)帶空穴氧化氧離子。3、多種半導(dǎo)體共存，讓半導(dǎo)體Ⅰ導(dǎo)帶上的電子轉(zhuǎn)移到半導(dǎo)體Ⅱ的導(dǎo)帶上或價(jià)帶上；本文檔共31頁(yè)；當(dāng)前第3頁(yè)；編輯于星期三\20點(diǎn)56分光催化劑的影響因素1、光子能量要比催化劑的禁帶寬度Eg高；（窄的禁帶寬度有利于太陽(yáng)能的利用）2、反應(yīng)物的氧化還原電勢(shì)應(yīng)在導(dǎo)帶電位與價(jià)帶電位之間；（更負(fù)的導(dǎo)帶電位和更正的價(jià)帶電位有利于氧化還原反應(yīng)）本文檔共31頁(yè)；當(dāng)前第4頁(yè)；編輯于星期三\20點(diǎn)56分光催化反應(yīng)體系1、加入電子給體和電子受體（犧牲劑）2、擔(dān)載助催化劑3、雙光子系統(tǒng)（Z-Scheme）本文檔共31頁(yè)；當(dāng)前第5頁(yè)；編輯于星期三\20點(diǎn)56分加入犧牲劑★用犧牲劑（乙醇、Na2S、Na2SO3）作為電子給體消耗價(jià)帶空穴，是導(dǎo)帶電子還原氫離子；★用犧牲劑（AgNO3）作為電子受體消耗導(dǎo)帶電子，使價(jià)帶空穴氧化氧離子。本文檔共31頁(yè)；當(dāng)前第6頁(yè)；編輯于星期三\20點(diǎn)56分加入犧牲劑[1]M.J.Berr,P.Wagner,S.Fischbach,A.Vaneski,etal.,HolescavengerredoxpotentialsdeterminequantumefficiencyandstabilityofPt-decoratedCdSnanorodsforphotocatalytichydrogengeneration.Appl.Phys.Lett.100(2012)223903.本文檔共31頁(yè)；當(dāng)前第7頁(yè)；編輯于星期三\20點(diǎn)56分加入犧牲劑SO32-相對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)氫電極的電極電勢(shì)最負(fù)，最易失電子，所以最易消耗價(jià)帶空穴本文檔共31頁(yè)；當(dāng)前第8頁(yè)；編輯于星期三\20點(diǎn)56分加入犧牲劑缺點(diǎn)：當(dāng)犧牲劑的量消耗殆盡時(shí)，催化效率也會(huì)大大降低。所以需要定時(shí)加入犧牲劑。本文檔共31頁(yè)；當(dāng)前第9頁(yè)；編輯于星期三\20點(diǎn)56分擔(dān)載助催化劑紫外光照射時(shí)單純的光催化劑并不能有效分解水析出氫氣和氧氣,在光催化劑顆粒表面上擔(dān)載一些金屬或金屬氧化物可以促進(jìn)水的分解；常用的助催化劑有：Pt、NiO、Ru2O等；在水溶液粉末懸浮Pt/TiO2光催化體系中，Pt的作用就是助催化劑。本文檔共31頁(yè)；當(dāng)前第10頁(yè)；編輯于星期三\20點(diǎn)56分助催化劑的作用金屬與半導(dǎo)體界面上形成了勢(shì)壘，稱為Schottky勢(shì)壘，作為電子陷阱，能有效阻止半導(dǎo)體上的電子與空穴的復(fù)合。光生電子向金屬遷移，為Schottky勢(shì)壘所俘獲，空穴向半導(dǎo)體其他位置移動(dòng)，促進(jìn)了電子與空穴分離，有利于光催化反應(yīng)的進(jìn)行。本文檔共31頁(yè)；當(dāng)前第11頁(yè)；編輯于星期三\20點(diǎn)56分Ni裝飾的CdS納米棒[2]T.Simon,N.Bouchonville,M.J.Berr,A.Vaneski,etal.,RedoxshuttlemechanismenhancesphotocatalyticH2generationonNi-decoratedCdS

nanorods.Nat.Mater.13(2014)1013-1018.本文檔共31頁(yè)；當(dāng)前第12頁(yè)；編輯于星期三\20點(diǎn)56分Ni裝飾的CdS納米棒★制備：Ni的前驅(qū)體NiCl2加到CdS納米棒的分散系中，用447nm激光照射；CdS導(dǎo)帶中的光生電子將NiCl2還原成Ni納米顆粒，便沉積在CdS納米棒表面?！镄阅埽?47nm激光照射，表觀量子效率53%，內(nèi)部量子效率71%，H2生產(chǎn)速率：63mmolg-1h-1本文檔共31頁(yè)；當(dāng)前第13頁(yè)；編輯于星期三\20點(diǎn)56分Ni裝飾的CdS納米棒★影響因素：PH值OH-濃度是影響H2生產(chǎn)速率的重要因素說(shuō)明OH-是不只是改變堿度，而是直接參與反應(yīng)的隨著PH升高，H2生產(chǎn)速率顯著提高。尤其在14向14.7過(guò)渡時(shí)，也說(shuō)明在這個(gè)PH范圍內(nèi)，催化的反應(yīng)機(jī)制發(fā)生的本質(zhì)上的改變。本文檔共31頁(yè)；當(dāng)前第14頁(yè)；編輯于星期三\20點(diǎn)56分Ni裝飾的CdS納米棒兩步氧化反應(yīng)當(dāng)PH=14時(shí)EVB=1.70V因此，價(jià)帶空穴可以氧化OH-生成的羥基再去氧化乙醇，該過(guò)程很快，其中空穴的轉(zhuǎn)移是控訴環(huán)節(jié)本文檔共31頁(yè)；當(dāng)前第15頁(yè)；編輯于星期三\20點(diǎn)56分光催化反應(yīng)體系1、加入電子給體和電子受體（犧牲劑）2、擔(dān)載助催化劑3、雙光子系統(tǒng)（Z-Scheme）本文檔共31頁(yè)；當(dāng)前第16頁(yè)；編輯于星期三\20點(diǎn)56分雙光子系統(tǒng)（Z-Scheme）自然界中的光合作用[3]P.Zhou,J.Yu,M.Jaroniec,All-Solid-StateZ-SchemePhotocatalyticSystems.Adv.Mater.26(2014)4920-4935.本文檔共31頁(yè)；當(dāng)前第17頁(yè)；編輯于星期三\20點(diǎn)56分光催化反應(yīng)體系分類：1、PSⅠ-PSⅡ體系2、PSⅠ-A/D-PSⅡ體系3、PSⅠ-C-PSⅡ體系本文檔共31頁(yè)；當(dāng)前第18頁(yè)；編輯于星期三\20點(diǎn)56分光催化反應(yīng)體系分類：1、PSⅠ-PSⅡ體系2、PSⅠ-A/D-PSⅡ體系3、PSⅠ-C-PSⅡ體系本文檔共31頁(yè)；當(dāng)前第19頁(yè)；編輯于星期三\20點(diǎn)56分PS-PS體系將兩種半導(dǎo)體直接固-固接觸，可通過(guò)離子間的靜電吸附（物理方法）和多相的成核生長(zhǎng)（化學(xué)方法）常見(jiàn)的有：TiO2-C3N4、TiO2-CdS、ZnO-CdSEgECBEVBCdS2.41-0.521.88TiO23..2-0.292.91ZnO3.2-0.312.89本文檔共31頁(yè)；當(dāng)前第20頁(yè)；編輯于星期三\20點(diǎn)56分PS-A/D-PS體系PSⅠ與PSⅡ無(wú)直接接觸，靠氧化還原電對(duì)傳遞電子；PSⅠ不易被光氧化，易被光還原；PSⅡ不易被光還原，易被光氧化。本文檔共31頁(yè)；當(dāng)前第21頁(yè)；編輯于星期三\20點(diǎn)56分PS-A/D-PS體系存在逆反應(yīng)：受電子體A與PSⅠ導(dǎo)帶中的電子反應(yīng)；供電子體D與PSⅡ價(jià)帶中的空穴反應(yīng)。解決措施：改變半導(dǎo)體表面結(jié)構(gòu)，阻止A在PSⅠ上與D在PSⅡ上的吸附，但無(wú)法杜絕。A/D電對(duì)：IO3?/I?、Fe3+/Fe2+,[Co(bpy)3]3+/2+,[Co(phen)3]3+/2+、NO3?/NO2?本文檔共31頁(yè)；當(dāng)前第22頁(yè)；編輯于星期三\20點(diǎn)56分PS-A/D-PS體系缺陷：由于氧化還原電對(duì)的存在，該催化劑僅適用于液態(tài)的催化反應(yīng)，且不適合污染物的降解，因?yàn)槲廴疚飼?huì)影響電對(duì)的氧化還原反應(yīng)，所以該體系的催化劑局限于水的光催化分解領(lǐng)域。本文檔共31頁(yè)；當(dāng)前第23頁(yè)；編輯于星期三\20點(diǎn)56分PS-C-PS體系無(wú)A/D電對(duì)，利用導(dǎo)體C作為電子傳遞媒介。PSⅡ?qū)е械墓馍娮优cPSⅠ價(jià)帶中的光生空穴結(jié)合※既阻止了兩種半導(dǎo)體中光生電子和空穴的再?gòu)?fù)合；※又降低了電子的傳遞距離；※也可避免A/D電對(duì)造成的逆反應(yīng)。本文檔共31頁(yè)；當(dāng)前第24頁(yè)；編輯于星期三\20點(diǎn)56分PS-C-PS體系常見(jiàn)的催化劑：TiO2-Au-CdSTiO1.96C0.04-Au-Pt/CdS（由于TiO2對(duì)可見(jiàn)光的吸收能力弱，所以加入C，改變禁帶寬度與位置）AgBr-Ag-AgI（主要用于污染物的降解，將AgBr-AgI復(fù)合材料在氙燈下照射幾秒鐘，Ag納米粒子便在AgBr與AgI的接觸界面上形成）本文檔共31頁(yè)；當(dāng)前第25頁(yè)；編輯于星期三\20點(diǎn)56分TiO2-Au-CdS體系制備：通過(guò)沉淀沉積法讓Au粒子在TiO2的{101}晶面上，取向關(guān)系為Au{111}||TiO2{101},Au粒子的大小為3.4nm除掉氧氣的S8乙醇溶液中加入Au/TiO2粒子和Cd2+離子，再用>320nm的光照，Au/TiO2的光催化作用將S8還原成S2+，與Cd2+結(jié)合形成CdS附在Au表面，形成Au-CdS的核殼結(jié)構(gòu)，即Au@CdS/TiO2。[4]H.Tada,T.Mitsui,T.Kiyonaga,T.Akita,etal.,All-solid-stateZ-schemeinCdS-Au-TiO2three-componentnanojunctionsystem.Nat.Mater.5(2006)782-786.本文檔共31頁(yè)；當(dāng)前第26頁(yè)；編輯于星期三\20點(diǎn)56分TiO2-Au-CdS體系本文檔共31頁(yè)；當(dāng)前第27頁(yè)；編輯于星期三\20點(diǎn)56分TiO2-Au-CdS體系用可見(jiàn)光照射：吸收峰紅移用紫外光照射：吸收峰藍(lán)移說(shuō)明了Au與CdS之間有著強(qiáng)電子相互作用本文檔共31頁(yè)；當(dāng)前第28頁(yè)；編輯于星期三\20點(diǎn)56分TiO2-Au-CdS體系對(duì)甲基紫精還原能力測(cè)定本文檔共31頁(yè)；當(dāng)前第29頁(yè)；編輯于星期三\20點(diǎn)56分光催化反應(yīng)體系1、加入電子給體和電子受體（犧牲劑）2、擔(dān)載助催化劑3、雙光子系統(tǒng)（Z-Sche