粉煤灰负载TiO_2光催化剂及其光催化活性的研究_肖鹏
粉煤灰负载T iO 2光催化剂及其光催化活性的研究*
Studies on TiO 2Photocatalyzer Immobilized on Flyash and Its Photocatalytic Activities
肖 鹏1,张云怀2
(重庆大学数理学院物理系,400044;2.重庆大学化学化工学院)
摘 要:以粉煤灰分子筛为载体,采用溶胶凝胶法制备T iO 2负载膜光催化剂,通过XRD 、SEM 、BET 比表面积等技术,对粉煤灰分子筛负载T iO 2光催化剂的形貌和晶型结构进行了表征,考察了制备条件和二氧化钛负载量对T iO 2光催化活性的影响。
关键词:T iO 2;粉煤灰;分子筛;光催化
中图分类号:O643 36+1 文献标识码:B 文章编号:1005-8249(2004)02-0015-02
*国家春晖计划资助项目
T iO 2因其具有强氧化性和还原性而成为最受重视的一种光催化剂[1~3]。粉末状光催化剂在废水处理中存在分离、回收困难等问题,因而固定化光催化剂的研究受到关注。已报道的载体有玻璃、陶瓷、泡沫、塑料、硅胶、活性炭等
[4~6]
。粉煤灰是燃煤电站锅炉在燃
烧煤粉后排出的固体废料,其在废水、废气中的应用研究方面已引起人们的重视。本文采用溶胶-凝胶法在粉煤灰分子筛载体上制备T iO 2薄膜,通过XRD 、SEM 、BET 比表面积等技术,以苯酚为降解对象,考察制备条件和二氧化钛负载量对T iO 2光催化活性的影响。1 样品的表征
550 焙烧得到的负载T iO 2的XRD 图(略去)表明,锐钛型的最强衍射线的强度出现在2 =25.3;金红石型的最强衍射线的强度出现在2 =27.4左右。
由Qantitative 公式计算样品中晶型的比例。在550 焙烧1小时,所得TiO 2催化剂中锐钛矿型结晶为82%。T iO 2的平均粒径为锐钛矿最强衍射峰的半高宽,用Scherrer 公式求得的TiO 2平均粒径为36.4nm 。
煤粉在炉内燃烧超过1350~1500 时,呈熔融状态,排出时遇冷便产生中空的球形微珠。其化学成分主要为SiO 2、Al 2O 3和Fe 2O 3,具有比重小、隔音、隔燃、
绝缘、耐磨等优点以及良好的分散性和物化稳定性。从样品的SEM 照片[图1(b)]看,粉煤灰微珠为球形粒子,粒径较大的微珠表面附着有少量粒径较小的(1~100 m)微珠。从微珠负载T iO 2的SEM[图1(a)]
看,TiO 2在微珠表面形成一层连续结晶膜,薄膜中有裂纹,这是由于微珠经凝胶涂浸后,伴随着干燥和焙烧过程,薄膜发生收缩所致。薄膜中存在微孔,这些微孔由聚乙二醇在高温焙烧形成,因受焙烧作用,粉煤灰内部的气体膨胀,破壁形成微孔。微孔的存在使T iO 2膜比表面积增大,更容易与水溶液接触,产生更多的表面羟基和羟基自由基,提高纳米T iO 2的光催化
活性。
(a)TiO 2/微珠 (b)微珠图1 样品的SEM 图
15
粉煤灰综合利用
FLY ASH COMPREHENSIVE UTILIZAT ION
2004 NO.2
专题研究
2 不同制备条件对负载T iO 2光催化活性的影响2.1 焙烧温度的影响
反应体系中苯酚的初始浓度为40mg/L,粉煤灰微珠载体TiO 2的质量为2.6g,TiO 2负载量(w )为15%,以高压汞灯为反应光源处理5小时,不同焙烧温度(焙烧时间1小时)粉煤灰微珠载体T iO 2对苯酚的去除率结果见表1。
表1 不同焙烧温度对苯酚的去除率
/%
焙烧温度450 500 550600 650 700 苯酚去除率
58.3
71.5
82.1
55.8
16.4
3.3
在450~550 范围焙烧所得样品的光催化活性
随温度升高而增加,在550 达到最高后开始下降,焙烧温度达到700 时几乎无催化活性。焙烧温度太低时,不能牢固地负载于微珠上,易脱落;焙烧温度太高,粒子易长大,粉煤灰微珠载体易发生烧结,比表面积减小,降低光催化剂的催化活性。结合焙烧温度对晶型结果的影响,锐钛矿型TiO 2催化效果高于金红石型,当混合晶型样品中锐钛型含量较高时催化活性较高,当锐钛矿型TiO 2含量 金红石型TiO 2含量为8 2时催化活性最大。TiO 2的催化活性在很大程度上取决于光生电子-空穴对的分离程度,光催化过程的关键步骤是抑制电子与空穴的复合。金红石型T iO 2对氧的吸附能力比锐钛型低,故其表面吸附的氧较锐钛矿型少。吸附的氧既可抑制光生电子-空穴对的复合,也可作为氧化剂氧化已羟基化的反应物[7]
。
2.2 不同负载量的影响
在550 焙烧温度下,重复涂膜-焙烧过程,比较不同负载量的TiO 2光催化效果。从表2可以看出,随着TiO 2附着在粉煤灰微珠上的层数增加,苯酚的降解率随之增高。催化剂具有多孔结构,随着层数增加,膜催化剂的量及其表面积增大,在一定的膜层内接触角随着膜层数增加而减小,且紫外线容易穿透单层薄膜,光的利用率低,随着膜层数提高,光的利用率逐渐提高,接触角显著降低,催化活性增大。随着涂膜次数增加,TiO 2膜的负载量上升,比表面积有所减小。这可能是因为随着涂膜次数增加,膜层与膜层间发生相互覆盖,微珠负载粒径增大,比表面积减
小,单位质量的TiO 2膜所占有的表面积有所下降,故随着涂膜次数增加,苯酚降解率随T iO 2负载量的增加有所增加,但涂膜3次以上苯酚降解率变化不大。涂层较少,膜层不均匀。较佳涂膜次数为5次。
表2 涂膜次数对光催化活性的影响
涂膜次数1357TiO 2的负载量/w % 6.711.315.019.3催化剂比表面积/m 2/g
15.315.914.610.5苯酚去除率/%
61.3
76.1
82.1
84.3
3 结果与讨论
本实验表明,以粉煤灰微珠为载体的TiO 2光催化剂的光催化活性得以提高,这是由于作为载体的粉煤灰微珠中含有Fe 2O 3等,负载TiO 2后形成掺杂,Fe 3+等是具有全充满或半充满的过滤金属离子,使得捕获的电子容易释放出来形成浅势捕获,从而延长了光生电子-空穴对的寿命,提高了T iO 2的光量子效应。Fe 2O 3作为一种半导体材料,具有较窄的禁带宽度(2.2ev, =563nm ),可吸收太阳光中的可见光,提高T iO 2的光催化活性。在不同的制备条件下可得到不同的催化活性。
粉煤灰微珠负载TiO 2光催化剂在实用中具有更大的优势,反应完后能在几分钟之内完成沉降,很好地与水体分离,而T iO 2粉末与水体分离则比较困难。
参 考 文 献
[1]
M asakazu A.,Takahit S.,Photocatalytic hydrogenation of CH 3OH w ith H 2O on small-particle TiO 2:Size quantization effects and reac -tion intermediates [J].Chem ,1987,91:4305~4310[2]
M asanari T.,Keis uke M.,Pt -TiO 2thin films on glass substrates as efficient photocatalysts [J].M ater.S ci,1989,24(243~246)[3] 黄艳娥,琚行松.纳米二氧化钛光催化降解水中有机污染物的研
究[J]。现代化工,2001,4,45~48
[4] Kato K.,Torii Y.,T iO 2coating photocatalys ts w ith nanostructure
and preferred orientation show ing excellent activity for decomposition of aqueous acetic acid[J].M ater.Sci.Lett.1996,15:913~915[5] 崔鹏,范益群,徐男平等.T iO 2负载膜的制备、表征及光催化性能
[J].催化学报,2001,21(5):494~496
[6] 赵文宽,牛晓宇,贺飞等.TiO 2的制备及其对染料X-3B 溶液降
解的光催化活性[J],催化学报,2001,22(2):171~174
[7] 佘家国,赵修建.多孔T iO 2薄膜自净化玻璃的亲水性和光催化活
性[J].高等学校化学学报,2000,9,1437~1440
16 2004 NO.2 粉煤灰综合利用
FLY ASH C OMPREHENSIVE UTILIZATION
专题研究
TiO_2光催化剂的负载技术
TiO 2光催化剂的负载技术 杨学灵, 徐悦华3, 陈明洁, 贾金亮 (华南农业大学理学院,广东广州510642) 摘 要:从负载TiO 2光催化剂的载体、制备方法以及催化剂的负载机理等三个方面综述了近几年 来TiO 2光催化剂的负载技术。 关键词:TiO 2;载体;制备方法;负载机理中图分类号:X 703.1;O 643.3 文献标志码:A 文章编号:036726358(2009)0720443203 Immobilization Technology of Titanium Dioxide Photocatalyst YAN G Xue 2ling , XU Yue 2hua , CH EN Ming 2jie , J IA Jin 2liang (College of Science ,S out h China A gricult ural Universit y ,Guang dong Guangz hou 510642,China ) Abstract :The immo bilization technology of titanium dio xide p hotocatalyst is reviewed ,according to t he carriers for immobilized titanium dioxide p hotocatalyst ,preparation met hods and immobilization mechanism. K ey w ords :titanium dioxide ;carriers ;preparation met hods ;immobilization mechanism 收稿日期:2008210217;修回日期:2009203220 基金项目:广东省科技计划项目(编号:2007B030103019,2008B030303027)。 作者简介:杨学灵(1985～),男,硕士生,研究方向为光催化,E 2mail :yangxue2006gogo @https://www.360docs.net/doc/0811367752.html, 。3通讯作者:E 2mail :xuyuehua @ https://www.360docs.net/doc/0811367752.html, 。 TiO 2由于化学性质和光化学性质均十分稳定, 且无毒、价廉、催化活性高,可以无选择地光催化矿化各种有机污染物等的优点,成为最受重视和具有广阔应用前景的光催化剂[1]。最早研究的TiO 2颗粒悬浮体系,因其难于分离、回收、低的光量子效率而限制了其实际应用。因而人们研究的重点越来越转向将催化剂固定在载体上以及催化剂的改性方面。本文对TiO 2光催化剂的负载技术进行综述。1 负载TiO 2光催化剂的载体 光催化剂载体除了要求具有一般载体所具有的稳定性、高强度和大的比表面积外,还要求附着在载体上的催化剂能尽可能被光激发,发挥催化作用,以及考虑诸如光效率、光催化活性、催化剂负载的牢固性、使用寿命以及材料易得、便于设计成形等因素[2]。以下按载体的形态,将其分为一维管状、二维片状和三维颗粒状进行综述。 1.1 一维管状 碳纳米管(简称碳管)是1991年发现的一种碳 结构,理想碳管是由碳原子形成的石墨烯片层卷成的无缝、中空的管体,一般可以从一层到上百层[3]。由于碳管具有独特的中空结构、比表面大、吸附能力强,因此是理想的催化剂载体。开小明[4]等人采用溶胶2凝胶法制备载钛碳管,并将其用于腈纶废水光催化降解研究,结果表明,有效地提高了TiO 2的光催化活性,且便于回收利用。1.2 二维片状 平板类载体常用的有镍片(泡沫镍)、铝片、钛片、不锈钢片[5]和铜合金[6]等一些耐腐蚀的金属材料和普通玻璃片[7]、二氧化硅片[8]等硅质材料。 丁震[9]用微波加热制备泡沫镍负载La 3+掺杂纳米TiO 2降解甲醛,反应90min 后甲醛降解率可达93%;活性下降的光催化剂通过蒸馏水冲洗和干
日本二氧化钛光催化剂技术的应用现状和前景-可见光下的应用
日本二氧化钛光催化剂技术的应用现状和前景 【新华社东京１９９９年１２月１９日电】（记者张可喜）综述：日本二氧化钛光催化剂技术的应用现状和前景 二氧化钛（锐钛矿型二氧化钛），作为一种新的光催化剂，以其神奇的功能，近来在日本备受垂青，应用它制造的种种新产品相继问世，作为一种新的工业技术，正在日本兴起。 偶然发现的神奇功能 最初发现二氧化钛的催化剂效应的是日本的两位学者本多健一和藤岛昭。１９６９年，东京大学研究生院２年级研究生藤岛昭在导师本多健一副教授的指导下进行一项实验：用二氧化钛和白金作电极，放在水中，用光一照射，即使不通电，也能够把水分解为氧气和氢气。 二氧化钛的这种氧化分解功能被称为“本多—藤岛效应”。但是，随着实验、研究的加深，他们又发现，这种方法生产氢效率太低，难以成为大量生产氢能的技术。于是，这项研究成果就被搁置起来。４年前，藤岛教授有机会同来自东陶公司的客座研究员渡部俊也在另外一个科研项目中进行合作研究氧化钛的功能。一次，在交换意见时，渡部提出：“如果大量生产氢能不行，那么，把它应用在分解微量的有害化学物质方面，如清除厕所便器上的黄色污垢怎么样？” 二氧化钛确有这种功能。它在受到太阳光或荧光灯的紫外线的照射后，内部的电子就会发生激励。其结果，就产生了带负电的电子和带正电的空穴。电子使空气或水中的氧还原，生成双氧水，而空穴则向氧化表面水分子的方向起作用，产生氢氧（羟）基原子团。这些都是活性氧，有着强大的氧化分解能力，从而能够分解、清除附着在氧化钛表面的各种有机物。二氧化钛不仅有强大的氧化分解能力，而且还有自身不分解、几乎可永久性地起作用以及可以利用阳光和荧光灯的光线等优点。 这就是二氧化钛作为光催化剂在工业上得到应用的起点。 极其广泛的用途 目前，日本的企业、大学和政府科研机关都在积极地对二氧化钛的光催化剂功能进行应用开发。它的用途集中在环境保护和卫生医疗等领域。 这一技术首先被应用在高楼大厦、高速公路两旁的隔音墙、街道路灯等装置上。阳光（紫外线）的照射就能够清除积落在上面的尘埃和污染物质，如氧化氮、硫化物、氯化物等，不仅节省用以清扫的人力和财力，而且自然地净化了环境。东陶公司于１９９８年首先应用二氧化钛光催化剂制成厨房和浴池用瓷砖、汽车的喷涂材料。它的氧化分解功能使瓷砖和车身得以经常保持清洁。 把含有二氧化钛光催化剂的喷涂材料喷涂在公路表面，沾在路面的氧化氮便被分解为硝酸离子，下雨时被雨水冲洗掉，从而消除了氧化氮对环境的污染。“光催化剂公路”目前已经在千叶县进入试验阶段。 还可以把光催化剂涂敷在无纺布、玻璃和陶瓷等上，使之具有防污、脱臭、杀菌等性能。 东京大学尖端科学技术研究中心把非晶质状的二氧化钛光催化剂事先混入氯乙烯等树脂材料中，燃烧时它就会吸附氯等有害物质，落在地面，遇到阳光，
光催化剂的制备
光催化剂的制备 目前，实验室制备和合成纳米TiO2光催化剂的方法很多，大致可以分为气相法，液相法和固相法。 1.2.2.1 气相法 气相法是利用气体或通过加热使钛盐变为蒸气，然后发生物理或化学变化，最后冷却-凝聚-长大形成纳米TiO2粒子的方法。采用气相法制备的纳米TiO2粒子纯度高，粒径分布窄，尺寸均匀，化学活性好，但是制备工艺复杂，成本高，产率低。常见的气相法包括氢氧火焰水解法、气相氧化法，气相水解法、气相分解法等。 1.2.2.2 液相法 液相法是生产各种氧化物颗粒的主要方法之一。它的基本原理是：将可溶性金属钛盐，按所制备材料的组成配制溶液，再用沉淀剂使金属离子均匀沉淀出来。与气相法相比，液相法制备纳米TiO2薄膜具有工艺简单、合成温度低、能耗少以及设备投资小的优点，是制备纳米TiO2粉体和薄膜较理想的方法，是目前实验室和工业上广泛采用的制备薄膜和超微粉的方法。主要包括溶胶-凝胶法，水热合成法、液相沉积法，水解法，微乳液法等。溶胶凝胶法一般是以有机或者无机钛盐为原料，在有机介质中（酸或有机聚合添加剂）进行水解、缩聚反应，最后将得到的溶胶干燥、煅烧得到TiO2纳米颗粒。整个反应过程如下： Ti(OR)4 + nH2 O →Ti(OR) (OH) + nROH水解反应4-n n 4-n n-1 2 2 2Ti(OR) (OH) →[Ti(OR) (OH) ] O + H O缩聚反应 Ti(OR) + 2H2O →TiO +4HOR总反应 与传统的纳米材料制备方法相比，溶胶-凝胶法制备的TiO2纳米颗粒具有纯度高，粒径分布窄，单分散性好，反应容易控制等优点，但是成本高，工艺时间长。 水热合成法是在密闭高压反应釜中加入前驱体溶液，高温高压条件下发生反应制备纳米级TiO2粉末的方法。该方法的优点在于制备的纳米TiO2粉体晶粒完整，原始粒径小，分布较均匀，但反应条件为高温、高压，因而对设备材质、安全要求较严格。 液相沉积法是利用水溶液中氟的金属配位离子和金属氧化物之间的化学平 衡反应，将金属氧化物沉积到反应液中的衬底上，最后煅烧得到纳米TiO2材料[8]。液相沉积法的优点是：工艺简单，不需要使用特殊的设备，成本较低；室温下就能制备大比表面积的TiO2膜；对衬底无选择，可以在各种形状各种材料的衬底上沉积；膜厚可控制。水解法是以无机钛盐为原料，在严格的条件下控制钛盐的水解速度，制得纳米TiO2粉末。水解法制备纳米TiO2具有以下特点：方法操作简单，成本低；通过控制不同条件可以直接得到其它方法需经高温下煅烧才能得到的金红石型二氧化钛。如果能克服洗涤干燥过程中粉末的流失和团聚，解决纳米二氧化钛的收率和粒径不理想的问题，那么水解法就是制备TiO2粉末最经济的方法。 微乳液法是指以不溶于水的有机溶剂为分散介质，以水溶液为分散相的分散 体系，由于表面活性剂（有时也添加助表面活性剂，如低级醇）的存在，该体系 是一种分散相分布均匀、透明、各向同性的热力学稳定体系。微乳液的液滴或称 “水池”是一种特殊的纳米空间，以此为反应器可以制备粒径得以控制的纳米微 粒。微乳液法具有操作简单、粒径大小可控、粒子分散性好、分布窄、易于实现 连续化生产操作，容易团聚等特点。
光催化剂的发展前景与突破
光催化剂的发展前景与突破 一、解决人类生存的重大问题 光催化学科是催化化学、光电化学、半导体物理、材料科学和环境科学等多学科交叉的新兴研究领域。光催化剂的研究应用一旦获得突破，将可以使环境和能源这两个二十一世纪人类面临的重大生存问题得以解决。 利用太阳能光催化分解水制氢H2O →H2 + ?O2 彻底解决能源问题利用环境光催化C6H6 + 7 ? O2 → 6 CO2 + 3H2O 彻底解决污染问题光催化以其室温深度反应和可直接利用太阳光作为光源来驱动反应等独特性能而成为一种理想的环境污染治理技术和洁净能源生产技术。 二、光催化研究领域急需解决的重大科技问题 目前以二氧化钛为基础的半导体光催化存在一些关键科学技术难题，使其广泛的工业应用受到极大制约，而这些问题的解决有赖于深入系统的基础研究。 最突出的问题在于： （1）量子效率低（～4%） 难以处理量大且浓度高的废气和废水，难以实现光催化分解水制氢的产业化。 （2）太阳能利用率低 由于TiO2半导体的能带结构(Eg=3.2eV)决定了其只能吸收利用紫外光或太阳光中的紫外线部分(太阳光中紫外辐射仅占~5 %)。 （3）多相光催化反应机理尚不十分明确
以半导体能带理论为基础的光催化理论难以解释许多实验现象，使得改进和开发新型高效光催化剂的研究工作盲目性大。 （4）光催化应用中的技术难题 如在液相反应体系中光催化剂的负载技术和分离回收技术，在气相反应体系中光催化剂的成膜技术及光催化剂活性稳定性问题。 上述关键问题也是目前国内外光催化领域的研究焦点，围绕这些问题开展进一步的研究不仅可望在光催化基础理论方面获得较大的突破，而且有利于促进光催化技术真正能在上述众多领域得到大规模广泛工业应用。 三、光催化领域的最新研究进展 近年来，光催化的基础与应用研究发展非常迅速，特别是在可见光诱导的新型光催化剂的研究、提高光催化过程效率的研究和光催化功能材料的研究等方面都取得了重要进展。 1、可见光诱导的光催化剂研究方面取得重大突破 采用固相合成、过渡金属离子和非金属离子掺杂、金属-有机络合物、表面敏化、半导体复合等多种方法，制备出了一系列新型非二氧化钛系或二氧化钛基可见光光催化材料，这些材料在可见光的照射下，能将H2O分解为H2和O2，或能有效降解空气、水中的有机和无机污染物。 2、为解决多相光催化过程效率偏低的问题，近年从提高催化剂自身的量子效率和改进反应过来程条件两个方面开展了大量的研究工作，取得了重要进展。 采用离子掺杂、半导体复合、纳米晶粒制备、超强酸化等方法，提高光生载流子的分离效率和抑制电子-空穴的重新复合，在一定程度上改善了光催化剂的量子效率。 3、光催化材料超亲水性的发现，开辟了光催化研究和应用的新领域 利用光催化膜的超亲水性和强氧化性等特性，研制开发出一系列光催化功能材料，如光催化自清洁抗雾玻璃、光催化自清洁抗菌陶瓷和光催化环保涂料等。这些功能材料已开始在建筑材料领域应用。与之相应的光催化膜功能材料的基础研究也有大量的文献报道。 4、超分散性及可见光活性实现突破 河南工业大学李道荣教授开发出了超分散性及可见光活性纳米二氧化钛光
金属材料表面改性涂层的新进展(专业课)试题及答案
1、工艺参数对合金元素吸收率的影响重要程度由大到小排列正确的是（）。 A、工件电压>气压>源极电压>极间距 B、工件电压>极间距>源极电压>气压 C、气压>源极电压>极间距>工件电压 D、气压>极间距>工件电压>源极电压 2、激光熔覆陶瓷涂层不包括（）。 A、激光热源 B、陶瓷高硬度、高耐磨 C、金属韧性 D、金属耐磨性 3、在1995年，（）生产的Hastelloy C-2000镍基耐蚀合金为苑极，进行Ni-Cr-Mo-Cu多元共渗工艺研究。 A、美国 B、日本 C、中国 D、英国 4、下列对良好熔覆层的客观要求描述不正确的是（）。 A、熔覆层材料和基体材料的熔点相近，以保证二者间稀释最小 B、熔覆层材料和基体材料的熔点相近，以保证二者间稀释最大 C、熔覆层与基体间要避免形成脆性相，以保证界面结合强度高 D、两种材料都要有一定塑性，以补偿热应力，保证界面不形成裂纹 5、下列哪项不是熔覆技术的应用（）。 A、耐磨涂层 B、抗老化涂层 C、抗氧化涂层 D、耐蚀涂层 6、下列是结合力的定量测试方法的是 A、喷砂法 B、弯折法 C、锉刀法 D、张力法 7、工艺参数对合金元素的影响重要程度由小到大排列正确的是（）。 A、工件电压>气压>源极电压>极间距
B、工件电压>气压>极间距>源极电压 C、气压>源极电压>极间距>工件电压 D、气压>极间距>工件电压>源极电压 1、激光熔覆尚待研究和解决的问题是（）。 A、大功率激光器及适于自动化工业生产的光路转换系统 B、快速凝固理论的建立与复合涂层界面精细结构的深入研究 C、工艺过程的稳定性与反馈控制 D、涂层质量的监测与缺陷控制 2、下列哪项是熔覆技术的应用（）。 A、耐磨涂层 B、耐蚀涂层 C、抗氧化涂层 D、抗老化涂层 3、下列对冲刷腐蚀描述正确的是（）。 A、简称冲蚀，是材料在应力和化学介质协同作用下材料的过早失效现象 B、在石油、化工。水电等过程中广泛存在 C、暴露在运动流体中的多有类型的设备如料浆泵的过流部件、弯头、三通和换热器管，都会遭受到冲蚀的破坏 D、在含固相颗粒的双相流中，破坏更为严重，它大大缩短设备的寿命 4、激光熔覆陶瓷涂层包括（）。 A、激光热源 B、陶瓷高硬度、高耐磨 C、金属韧性 D、金属耐磨性 5、下列为结合力的测试方法的是（）。 A、喷砂法 B、弯折法 C、锉刀法 D、划格法 6、下列对良好熔覆层的客观要求描述正确的是（）。 A、熔覆层材料和基体材料的熔点相近，以保证二者间稀释最小 B、熔覆层材料和基体材料的熔点相近，以保证二者间稀释最大 C、熔覆层与基体间要避免形成脆性相，以保证界面结合强度高 D、两种材料都要有一定塑性，以补偿热应力，保证界面不形成裂纹
介孔材料负载光催化剂的功能及应用
介孔材料负载光催化剂的功能及应用 2016-11-12 12:26来源：内江洛伯尔材料科技有限公司作者：研发部 介孔材料负载光催化剂在净化中的应用随着经济的高速发展，印染、制革、医药、电影、电镀等企业生产规模迅速扩大，废水排放量增加，给人类的生存环境造成污染，对人类健康构成严重威胁，废水处理已成为企业面临的重大问题，清除污染物已成为环保领域中的一项重要工作。 目前，对污染物的净化方法主要有光催化降解法、吸附法、离子交换法、电解法和化学沉淀法等。光催化处理是一种处理污染物的有效方法，具有较大的潜在工业化应用价值。光催化降解方法简单、费用低，其直接利用太阳光和能够产生紫外光的荧光灯作为激发光源，清洁环保，能够将大部分无机（如氰化物、重金属离子、 NO 、 NO 2 、 H 2 S 等）及有机污染物（如染料、表面活性剂、有机卤化物、油类、农药等）〔 21-23 〕进行有效的光催化反应，脱色、去毒、矿化降解为 CO 2 、 H 2 O 、 PO 4 3- 、 SO 4 2- 等无机小分子物质，达到完全无机化，而且可使重金属离子还原沉积，达到变废为宝的目的。有些光催化剂在激发条件下，反应前后光能转化性质没有变化，可以循环使用。介孔材料负载光催化剂是将光催化剂与介孔材料的优点结合，使污染物的降解速率加快，光催化效率提高。 介孔材料是光催化剂比较理想的载体，在其制备过程中，由于模板剂及合成方法不同，制备的孔径尺寸及结构也均不相同，使得载体表面的性质也不相同，光催化活性也有差别。王峰等采用模版剂导向自组装法，以三乙醇胺为模板剂，分别采用萃取法和煅烧脱除模板制备出蚯蚓状孔道结构的二氧化钛介孔材料；萃取法制得的介孔材料保留了较好的蚯蚓状特殊孔道结构和高比表面积，具有良好的光催化活性，使 TiO 2 的光吸性能向可见光大为拓展；而煅烧法脱除模板制备的介孔材料孔道结构被破坏，比表面积大大下降，比萃取法制备的介孔材料光催化效果差。 介孔材料负载光催化剂是环境友好的无机材料，其应用是具有广阔前景的新型净化技术，它还具有无毒、操作简便、低能耗、能够循环使用，不会产生二次污染等优点。特别是对一些难降解的有机污染物去除效果明显尤于其他方法，光催化降解后的产物为对环境无污染的小分子无机物或者可以回收利用的重金属。介孔材料本身具有较好的物理化学性能和结构特点，具备载体、催化剂、吸附剂等多重作用，而且可以对负载的光催化剂进行修饰。然而介孔材料负载光催化剂的技术主要停留在实验室研究阶段，制备技术与大规模工业化生产还存在一定的差距。限制原因如下： （ 1 ）介孔材料负载光催化剂的光催化活性受多种因素影响，需要将各因素进行优化，才能发挥其高的光催化活性。
新型光催化抗菌剂
新型光催化抗菌剂——纳米二氧化钛的研究发展 摘要介绍了TiO2光催化材料的抗菌与杀菌原理、特点及提高其杀菌性能的方法,并对其应用前景作了简要评述。 关键词二氧化钦光催化抗菌 Abstract :This paper introduced the antibacterial and bactericidal principle , characteristicsand the methods to improve the bactericidal performance of TiO2 photocatalytic materials.Their prospects of application were briefly reviewed. Key words :Titanium dioxide ; Antibacterial materials ; Photocatalysis 1 前言 随着科技进步与健康卫生意识的加强,抗菌材料研发越来越受到科技界和产业界的广泛关注。抗菌材料主要是通过添加抗菌剂来达到抑制、杀灭细菌的目的。 细菌、霉菌作为病原菌对人类和动植物有很大的危害,影响人们的健康,甚至危及生命,微生物还会引起各种工业材料、食品、化妆品、医药品等分解、变质、劣化、腐败,带来重大的经济损失,因此,具有杀菌和抗菌效应的商品越来越受到人们的关注。一般而言,抑制细菌增强和发育的性能称为抗菌,杀死细菌或接近无菌状态的性能称为杀菌,具有抗菌或杀菌功能的材料通称为抗菌材料。人工合成的抗菌材料可分为无机和有机两大类,由于有机类抗菌材料存在抗菌性较弱,耐热性、稳定性较差,自身分解产物和挥发物可能对人体有害,不适合用于高温加工等缺点,限制了其使用,并逐渐被无机类的抗菌材料所替代。传统的无机类抗菌剂由银、铜、锌等金属离子担载于沸石、磷酸锆、易熔玻璃、硅胶、活性炭等载体组成。近年来,以二氧化钛为代表的光催化材料得到了广泛的研究,由于TiO2 光催化抗菌材料作用效果持久,利用太阳光、荧光灯中含有的紫外光作激发源就可具有抗菌效应,且具有净化空气、污水处理、自清洁等光催化效应,在环保方面展示了广泛的应用前景,已成为新一代的无机抗菌净
纳米光催化TIO2的应用领域及现状
自1972 年， a.fujishima和k. honda在n型半导体tio2电极上发现了水的光电催化分解作用之后，国内外的研究人员对tio2产生了深厚的兴趣。tio2氧化活性较高，化学稳定性好，对人体无毒害，成本低，无污染，应用范围广，因而最受重视，是目前应用最广泛的纳米光催化材料，也是最具有开发前途的绿色环保型催化剂。应用领域纳米tio2 能处理多种有毒化合物，包括工业有毒溶剂、化学杀虫剂、木材防腐剂、染料及燃料油等，迄今详细研究过的有机物达100种以上。此外，tio2光催化技术也被用于无机污染物的处理。利用光催化法在柠檬酸根离子存在下，可以使hg2+被还原成hg而沉积在tio2表面；此法同样适用于铅。tio2光催化可能降解的无机污染物还有氰化物，so2、h2s、no和no2等有害气体也能被吸附在tio2表面，在光的作用下转化成无毒无害物质。 1．空气净化当前解决空气污染主要有物理吸附法(活性炭)、臭氧净化法、静电除尘法、负氧离子净化法等，但是这些方法自身都有着难以克服的弊端，所以一直难以大范围地推广使用。与其相比，利用纳米光催化tio2净化空气则有如下优点：降解有机物的最终产物是co2和h2o，没有其它毒副产物出现，不会造成二次污染；纳米微粒的量子尺寸效应导致其吸收光谱的吸收边蓝移，促进半导体催化剂光催化活性的提高；纳米材料比表面积很大，增强了半导体光催化剂吸附有机污染物的能力。利用纳米光催化tio2治理空气污染已经得到广泛应用，国内外都出现了很多产品，例如纳米空气净化器、中央空调净化模块、光触媒涂料等，市场前景非常广阔。 2．水处理传统的水处理方法效率低、成本高、存在二次污染等问题，污水治理一直得不到好的解决。纳米技术的发展和应用很可能彻底解决这一难题。研究表明，纳米tio2能处理多种有毒化合物，可以将水中的烃类、卤代烃、酸、表面活性剂、染料、含氮有机物、有机磷杀虫剂、木材防腐剂和燃料油等很快地完全氧化为co2、h2o等无害物质。此外，纳米tio2在降解毛纺染料废水、有机溴（或磷）杀虫剂等到方面也有一定效果。无机物在tio2表面也具有光化学活性。例如，废水中的cr6＋具有较强的致癌作用，在酸性条件下，tio2对cr6＋具有明显的光催化还原作用。在ph 值为2.5的体系中，光照1h 后，cr6＋被还原为cr3＋。还原效率高达85% 。迄今为止，已经发现有3000多种难降解的有机化合物可以在紫外线的照射下通过纳米tio2或zno而迅速降解，特别是当水中有机污染物浓度很高或用其他方法很难降解时，这种技术有着明显的优势。德国开发出了利用阳光和光催化剂对污水进行净化的装置，每小时可净化100-150升水。虽然利用纳米光催化tio2进行水处理目前还未得到广泛应用，但我们可以看出它未来的应用前景必将非常广阔。 3．杀菌消毒纳米tio2的杀菌作用是利用光催化产生的空穴和形成于表面的活性氧类与细菌细胞或细胞内的组成成分进行生化反应，使细菌头单元失活而导致细胞死亡，并且能使细菌死亡后产生的内毒素分解。研究表明：将tio2涂覆在陶瓷、玻璃表面，经室内荧光灯照射1小时后可将其表面99％的大肠杆菌、绿脓杆菌、金黄色葡萄球菌等杀死。目前国外新型无机抗菌剂的开发与抗菌加工技术进展较快，已经形成系列化产品，其中tio2高催化活性纳米抗菌剂是市场前景最好的品种。日本在tio2光催化抗菌材料研究与应用起步较早，日本东陶等多家公司开发的光催化tio2抗菌瓷砖和卫生洁具已经大量投放市场。日本将今后发展的目光投向欧美国际抗菌产品市场，预计海外市场将是其国内市场的10倍，他们也极其关注中国抗菌塑料近年来的迅猛发展，纷纷抢滩中国市场。应用现状在当今世界性的环境污染问题越来越受到各国政府重视的情况下，利用纳米材料进行环境治理已经成为各国高科技竞争中的一个热点。在纳米光催化方面日本、美国等国家均投入巨资开展研究与开发工作，并大力推动其产业化，目前已有多种产品出现，其中所使用的纳米光催化材料绝大多数都是tio2。
离子注入对金属材料改性
离子注入材料表面改性的研究方法 【摘要】本文论述了离子注入材料表面改性的特点和发展应用，阐述了离子注入材料表面改性的机理。大量研究表明，离子注入通过改变材料表面和界面的物理化学特性及微观结构，能够显著提高材料的抗磨损，抗疲劳，抗腐蚀，抗氧化特性。离子注入不仅可以提高材料表面性能，延长材料使用寿命，还可以节约贵金属资源，具有很好的经济效益和应用前景。 【关键词】离子注入技术；材料表面改性；研究方法 1.前言 20世纪70年代，离子注入应用于材料表面改性并逐渐发展成一种新颖有效的材料表面改性方法。它是把工作(金属，合金，陶瓷等)放在离子注入机的真空靶室中，通过加高电压，把所需元素的离子注入到工件表层的一种工艺。材料经离子注入后，在其零点几微米的表层中增加注入元素和辐照损伤，从而使材料的物理化学性能发生显著变化。 大量实验证实，离子注入能使金属和合金的摩擦因素，耐磨性，抗氧化性，抗腐蚀性，耐疲劳性以及某些材料的超导性能，催化性能，光学性能等发生显著变化，能够大大提高材料的性能和使用寿命。离子注入在工业中应用能取得很好的效益，除延长工件的使用寿命外，还由于离子注入仅用较少量的合金元素，就可以得到较高的表面合金浓度，因而可以节约贵重金属[1]。 2.离子注入特点 与通常的冶金方法不同，离子注入是用高能量的离子注入来获得表面合金层的，因而有其特点: (1)离子注入是一个非热平衡过程，注入离子的能量很高，可以高出热平衡能量的2-3个数量级。因此，原则上周期表中的任何元素都可以注入任何基体材料。 (2)注入元素的种类，能量，剂量均可选择，用这种方法形成的表面合金，不受扩散和溶解度的经典热力学参数的限制，即可得到用其他方法难以获得的新合金相。 (3)离子注入层相对基体材料没有明显的界面，因此表面不存在粘附破裂或
负载型纳米二氧化钛光催化剂的研究进展
负载型纳米二氧化钛光催化剂的研究进展 占长林，雷绍民 武汉理工大学资源与环境工程学院，湖北武汉（430070） E-mail: chl_zhan@https://www.360docs.net/doc/0811367752.html, 摘要：TiO2光催化氧化技术是当前最有应用潜力的一种环保新技术，在废水处理、空气净化、抗菌除臭、自清洁等领域具有广阔的应用前景。负载型TiO2光催化剂的制备是实现光催化氧化技术工业化应用的关键技术之一。本文对负载型TiO2光催化剂的制备方法及负载所选用的载体类型进行了综述。 关键词：TiO2；光催化；制备；载体 1. 引言 半导体光催化氧化技术是近年来研究发展起来的一种新的污染治理技术。研究发现，利用半导体光催化法能够有效地降解甚至矿化水和空气中的各种有机污染物，例如卤代烃、硝基芳烃、酚类、有机颜料、杀虫剂、表面活性剂等；能够有效地将无机污染物转化成无毒的物质，例如可以去除废水中的有毒重金属离子，如C r6+、Ag+、Hg2+、Pb2+等[1]，也可以将氰化物[2]、亚硝酸盐、硫氰酸盐[3]等转化成无毒的形式；还可以应用于抗菌、除臭、空气净化、自洁净材料以及杀死癌细胞等[4, 5]。目前，已经研究开发的半导体光催化剂有TiO2、ZnO、WO3、CdS、ZnS、SnO2、Fe3O4等。其中，TiO2具有化学稳定性好、耐腐蚀、高活性、廉价、无毒等优点，因此被广泛地用作光催化剂。 目前，TiO2光催化剂在水处理的应用中，大多是采用悬浮体系。粉末状悬浮态的TiO2颗粒在液相中与污染物接触面积大，传质效果好，因此催化效率高。但是目前的商品TiO2颗粒细小而且比重较小，在流体中不仅分离困难，难以回收，而且易发生凝聚降低活性，极大地限制了其实际应用。将TiO2固定在某种载体上，可以克服悬浮相TiO2光催化剂的缺点，解决催化剂分离回收难的问题，而且可以根据光催化反应器结构的不同来选择不同载体和固定化工艺。 2. TiO2光催化剂的固定化工艺 TiO2的负载大体上包括两种方式：一种方式是将TiO2负载到光滑平整的载体上，形成均一连续的薄膜；另一种方式是将TiO2紧紧固定到某种载体上。实际上，这两种方式在制备方法上是大同小异，只是所选择的载体有所不同。一般而言制膜技术可用于固定化的负载，但固定化的负载技术不一定适合于制膜，光催化剂的制备方法主要有以下几种。 2.1 溶胶－凝胶法（Sol-gel） 溶胶－凝胶法是以钛的无机盐类（如TiC14、Ti(SO4)2等）或钛酸酯类（如钛酸丁酯、、钛酸四异丙酯等）为原料，将其溶于低碳醇中（如乙醇、异丙醇等），然后在室温下加入到强度酸性的水溶液中（如HNO3、HCl），强烈搅拌下水解制得TiO2溶胶。然后再根据不同的载体采用不同的工艺进行涂膜，如载体为片状，用浸渍提拉法、旋涂法、喷涂等方法将TiO2溶胶涂布其上，使其在100℃或自然状态下凝固，再在一定温度下（300～700℃）烧结一定时间即得到负载型TiO2光催化剂。 张新荣等[6]以四异丙醇钛、硅酸乙酯为原料，空心玻璃微球为载体，采用溶胶—凝胶法制备可漂浮附载型复合光催化剂TiO2·SiO2/beads，该负载型复合光催化剂活性显著增强,而
新型半导体光催化剂——纳米氧化亚铜的性质以及应用研究
新型半导体光催化剂——纳米氧化亚铜的性质以及应用研究 作者：黄祖斌 摘要：综述了纳米氧化亚铜作为半导体光催化材料的性质和在污染降解方面的应用。全文分三部分，首先对半导体光催化材料的应用现状进行了阐述；然后简要对纳米氧化亚铜作为半导体光催化材料的结构和电磁性能进行分析，详细描述了半导体光催化的光催化机理；最后，指出了该材料目前研究的前沿状况同时也指出了其目前的研究困境和需要进一步改善的方面。 关键词：纳米氧化亚铜；光催化，电子—空穴对；光量子产率及光能利用率 1.引言 近几十年来，随着现代化工工业的飞速发展，工业废气、废水、农业农药和生活垃圾等污染物的骤增，使人类赖以生存的环境——空气和水源受到日益严重的污染。这些污染物可归为3类：(1)有机污染物(R)；(2)元机污染物；(3)有害金属离子(M )和有害氮氧化合物(NO x )。不容置疑，空气和水的净化、解毒已成为人们必须十分重视的环境保护研究课题。传统的污染处理措施．如空气分离(air-stripping)、碳吸附(carbon—absorption)等，只是对有机、元机污染物的一种转移、转化、稀释处理，没从根本上把它们分解成无毒物质，有时还造成二次污染；而采用氧化和臭氧处理的方法，因为可能会对环境带来其它副作用，具有风险性而被弃用在环境保护应用方面。近20多年来．光催化技术作为一种行之有效的方法对环境污染物具有很好的处理效果，因而成为研究的热点问题。其中半导体异相光催化因其能够完全催化降解污染空气和废水中的各种有机物和无机物而成为最引人注目的新技术，该技术能将许多有机污染物可以完全降 解成为C02、H 20、C1-、P0 4 3-等无机物，从而使体系的总有机物含量(TOC)大大降 低；许多无机污染物如CN-、NO x 、NH 3 、H 2 S等也同样能通过光催化反应而被降解。 半导体光催化是指半导体催化剂在可见光或紫外光作用下产生电子——空穴对，吸附在半导体表面的02、H 2 0及污染物分子接受光生电子或空穴，从而发生一系列的氧化还原反应，使有毒的污染物得以降解为无毒或毒性较小的物质的一种光化学方法：此法可在常温下进行，可利用太阳光，具有催化剂来源广、价廉、无毒、稳定、可回收利用、无二次污染等优点。目前降解有机污染物的光催 化剂多为N 型半导体材料．如TiO 2、ZnO 、CdS、WO、SnO 2 、Fe 2 3 等。但在众多 半导体光催化剂中，二氧化钛、纳米氧化亚铜因其氧化能力强、催化活性高、稳定性好等优势一直处于光催化研究的核心地位。本文就纳米氧化亚铜作为优质半导体催化材料进行阐述。 2纳米氧化亚铜结构 Cu 2 O的晶格结构是带有共价性低配位的所谓红铜矿(氧化亚铜)型结构，如图1
光催化材料在环境保护中的应用
光催化材料在环境保护中的应用 谭强150110115 摘要：光催化材料对于环境的保护有着深远的意义，近几年来，光催化降解污染物发展成为了一种节能、高效的绿色环保新技术。综述了光催化材料的反应机理和种类，阐述了影响光催化反应的条件和提高反应的效率等问题以及其在环保领域的应用，并提出了其今后的发展方向和前景的展望。同时又介绍了光催化材料的特点及发展历程，对光催化纳米材料在处理水污染、治理大气污染、控制噪声污染等方面的应用进行了综合性的评述。作为新功能材料，它也存在着一些局限性，例如：催化效率不高，催化剂产量不高，部分催化剂中含有有害重金属离子可能存在污染现象。但是我们也应当看到它隐含的巨大发展潜力和市场利用价值，作为处理环境污染的一种方式，它凭借零二次污染，能源消耗为零，自发进行无需监控等一些优势必将居于污染控制的鳌头。 关键字：光催化材料应用催化效率环境保护 引言 光催化是半导体材料的独特性能之一 , 主要应用于环境保护方面。光催化材料是指通过该材料、在光的作用下发生的光化学反应所需的催化剂，世界上能作为光催化材料的有很多，包括二氧化钛、氧化锌、氧化锡、二氧化锆、硫化镉等多种氧化物硫化物半导体，其中二氧化钛(Titanium Dioxide)因其氧化能力强，化学性质稳定无毒，成为世界上最当红的纳米光触媒材料。1972年Fujishima 等人发现了TiO2微粒经过光的照射能使水发生氧化还原反应并生成氢气，是光催化反应研究的开始。特别是在近年来由于日益严重的污染状况 , 有机物的光催化降解研究受到了非常大的重视。经过了近30年来的研究 ,特别是对光催化降解有机污染物的研究，使光催化在环境保护方面取得了比较大的进展。 由于经济的发展迅速，造成了环境的很大污染，迫使人们不断寻求方便快捷的处理污染的方法。通过不断研究，已发现有3000多种难降解的有机化合物可以在紫外线的照射下通过纳米 TiO 来迅速降解。特别是在水中有机污染物浓度较低或者用其它方法很难降解时，该技术就更显示出其更明显的优势和价值。 1.光催化材料的反应机理
新型BiOBr光催化剂的合成及催化性能研究完整论文
- 分类号：O643.3 2014届本科生毕业论文 题目：新型BiOBr光催化剂的合成及催化性能 研究 作者姓名：叶玲 学号：2012090710 学院、专业：生物与化学工程学院、化学工程与工艺指导教师：孝杰 指导教师职称：讲师 2014 年6 月6 日
摘要 本文以金属铋、浓硝酸、溴化钠和醋酸等为原料，利用水热法在不同的条件（不同的温度、不同反应时间）下成功的制备出了BiOBr光催化剂。利用扫描电子显微镜、X光电子能谱仪、X-射线衍射仪、红外吸收光谱、粒度分析仪等仪器并对合成催化剂进行了性质表征。结果表明所合成催化剂形貌为规则花球状团簇化合物，粒径分布均匀，80℃/2h、120℃/2h、120℃/4h、120℃/6h合成的粒径分别大概为110nm、25nm、72nm、230nm。以对苯二酚为目标污染物，研究所制备BiOBr催化剂的光催化性能，研究了不同制备条件、不同催化温度、不同催化反应时间、不同催化剂用量、有无光照等对催化性能的影响，结果表明120℃/6h制备的BiOBr光催化剂在35℃恒温下，经过紫外光照催化活性最好，降解效率达到79％。 关键词：BiOBr；光催化剂；制备；光催化性能；水热法
ABSTRACT BiOBr photocatalyst was synthesized by bismuth, concentrated nitric acid, sodium bromide and acetic acid using hydrothermal method at various temperature and different reaction time. Base on analytical method of scanning electron microscopy, X-ray photoelectron spectroscopy, X-ray diffraction, infrared absorption spectroscopy and particle size analyzers ,the catalysts were characterized. The results showed that the morphology of synthesis catalyst appeared to globular clusters and particle distribution is uniformity. The catalysts were synthesized under 80 ℃/ 2h, 120 ℃/ 2h, 120 ℃ / 4h, 120 ℃ / 6h, the particle diameters were 110nm, 25nm, 72nm, 230nm respectively. In order to study photocatalytic properties of BiOBr, target pollutants was chose to hydroquinone, catalytic performance of catalysts were studied in different preparation conditions, such as different catalytic temperature different catalytic reaction time, different amount of catalyst, and the presence or absence of light. The result indicated: BiOBr was synthesized at 120 ℃ / 6h. The catalytic activity of BiOBr was better when it was prepared at 35 ℃under UV irradiation. The degradation efficiency was 79%. Keywords: BiOBr; Photocatalyst; Thesis; Photocatalytic properties; Hydrothermal
光催化原理及应用
光催化原理及应用 起源 光触媒，是一个外来词，起源于日本，由于日本文字写成“光触媒”，所以中国人就直接把她命名为“光触媒”。其实日文“光触媒”翻译成中文应该叫“光催化剂”翻译成英文叫“photo catalyst”。光触媒于1967年被当时还是东京大学研究生的藤岛昭教授发现。在一次试验中对放入水中的氧化钛单结晶进行了光线照射，结果发现水被分解成了氧和氢。这一效果作为“ 本多· 藤岛效果” （Honda-Fujishima Effect）而闻名于世，该名称组合了藤岛教授和当时他的指导教师----东京工艺大学校长本多健一的名字。 这种现象相当于将光能转变为化学能，以当时正值石油危机的背景，世人对寻找新能源的期待甚为殷切，因此这一技术作为从水中提取氢的划时代方法受到了瞩目，但由于很难在短时间内提取大量的氢气，所以利用于新能源的开发终究无法实现，因此在轰动一时后迅速降温。 1992年第一次二氧化钛光触媒国际研讨会在加拿大举行，日本的研究机构发表许多关于光触媒的新观念，并提出应用于氮氧化物净化的研究成果。因此二氧化钛相关的专利数目亦最多，其它触媒关连技术则涵盖触媒调配的制程、触媒构造、触媒担体、触媒固定法、触媒性能测试等。以此为契机，光触媒应用于抗菌、防污、空气净化等领域的相关研究急剧增加，从1971年至2000年6月总共有10,717件光触媒的相关专利提出申请。二氧化钛 TiO 2 光触媒的广泛应用，将为人们带来清洁的环境、健康的身体。 催化剂是加速化学反应的化学物质，其本身并不参加反应。典型的天然光催化剂就是我们常见的叶绿素，在植物的光合作用中促进空气中的二氧化碳和水合成为氧气和碳水化合物。 光触媒是一种纳米级的金属氧化物材料，它涂布于基材表面，在光线的作用下，产生强烈催化降解功能：能有效地降解空气中有毒有害气体；能有效杀灭多种细菌，并能将细菌或真菌释放出的毒素分解及无害化处理；同时还具备除臭、抗污等功能。光催化是在光的辐照下使催化剂周围的氧气和水转化成极具活性的氧自由基，氧化力极强，几乎可以分解所有对人体或环境有害的有机物质总的来说纳米光触媒技术是一种纳米仿生技术，用于环境净化，自清洁材料，先进新能源，癌症医疗，高效率抗菌等多个前沿领域。 早在1839 年, Becquere 就发现了光电现象, 然而未能对其进行理论解释。直到1955 年, Brattain 和Gareet才对光电现象进行了合理的解释, 标志着光电化学的诞生。1972 年, 日本东京大学Fu jishmi a和H onda研究发现[ 3] , 利用二氧化钛单晶进行光催化反应可使水分解成氢和氧。这一开创性的工作标志着光电现象应用于光催化分解水制氢研究的全面启动。在过去30 年里, 人们在光催化材料开发与应用方面的研究取得了丰硕的成果。 以二氧化钛为例, 揭示了其晶体结构、表面羟基自由基以及氧缺陷对量子效率的影响机制; 采用元素掺杂、复合半导体以及光敏化等手段拓展其光催化活性至可见光响应范围; 通过在其表面沉积贵金属纳米颗粒可以提高电子- 空穴对的分离效率, 提高其光催化活性。尽管人们对光催化现象的认知与应用取得了长足的进步, 然而受认知手段与认知水平的限制, 目前对光催化作用机理的研究成果仍不足以指导光催化技术的大规模工业化应用, 亟待大力开展光催化基本原理研究工作以促进这一领域的发展。另一方面, 现有光催化材料的光响应范围窄, 量子转换效率低, 太阳能利用率低, 依然是制约光催化材料应用的瓶颈。寻找和制备高量子效率光催化材料是实现光能转换的先决条件, 也是光催化材料研究者所需要解决的首要任务之一。 光催化机理： 半导体材料在紫外及可见光照射下，将光能转化为化学能，并促进有机物的合成与分解，这一过程称为光催化。当光能等于或超过半导体材料的带隙能量时，电子从价带(VB)激发到导带(CB)形成光生载流子(电子-空穴对)。在缺乏合适的电子或空穴捕获剂时，吸收的光能因为载流子复合而以热的形式耗散。价带空穴是强氧化剂，而导带电子是强还原剂。大多数有机光降解是直接或间接利用了空穴的强氧化能力。 例如TiO2是一种半导体氧化物，化学稳定性好(耐酸碱和光化学腐蚀)，无毒，廉价，原料来源丰富。 TiO2在紫外光激发会产生电子－空穴对，锐钛型TiO2激发需要3.2 eV的能量，对应于380 nm左右的波长。光催化活性高(吸收紫外光性能强；能隙大，光生电子的还原性和和空穴的氧化性强)。因此其广泛应用于水纯化，废水