BiOI-BiOCl 光催化

BiOI-BiOCl  光催化
BiOI-BiOCl  光催化

Visible-light-responsive photocatalysts x BiOBr–(1àx )BiOI

Wendeng Wang,Fuqiang Huang *,Xinping Lin,Jianhua Yang

State Key Laboratory of High Performance Ceramics and Super?ne Microstructure,Shanghai Institute of Ceramics,

Chinese Academy of Sciences,1295Ding Xi Road,Shanghai 200050,PR China

Received 2November 2006;received in revised form 11March 2007;accepted 4May 2007

Available online 17May 2007

Abstract

A new class of oxyhalide photocatalysts x BiOBr–(1àx )BiOI prepared by a soft chemical method were characterized by X-ray di?rac-tion and UV–Vis di?use re?ectance spectra.They are all visible-light-responsive materials with the bandgaps ranging from 1.92to 2.91eV.Methyl orange (MO)photocatalytic degradation experiments showed that BiOBr possessed a higher photocatalytic activity than P25(TiO 2)under UV illumination and iodine-modi?ed BiOBr exhibited high photocatlytic activities under visible-light irradiation.The high photocatalytic activity is in close relation with the deep valance band edge position and the internal electric ?elds between [Bi 2O 2]slabs and halogen anionic slabs.

ó2007Elsevier B.V.All rights reserved.

Keywords:Photocatalysis;Oxyhalide;Methyl orange

1.Introduction

As a potential solution to the recent severe problems of environment crises,destruction of organic and inorganic pollutants on semiconductor photocatalysts has been extensively studied [1–7].The main advantage of photoca-talysis is that the contaminants could be completely degraded to CO 2,H 2O and other inorganic constituents with solar energy,leaving no waste for second disposal.So far,TiO 2and its modi?ed forms are intensely studied for the oxidative decomposition of many contaminants [8].Very recently,we for the ?rst time found that the lay-ered oxyhalide photocatalyst BiOCl [9]showed a higher photocatalytic activity to degrade methyl orange (MO)under the same conditions compared with P25(TiO 2).However,due to its wide optical bandgap ($3.5eV),BiOCl can only absorb UV-light,which is merely about 3%of the solar spectrum.Because of this inherent limitation,the abundant solar energy can not be utilized e?ciently.So the development of e?cient and visible-light-driven photo-

catalysts is indispensable.But the number of such photo-catalyst materials known up to now is yet limited [10–12].BiOX (X =Cl,Br,I)compounds all crystallize in the tetragonal matlockite (PbFCl)structure,a layered struc-ture characterized by [Bi 2O 2]slabs interleaved by double slabs of halogen atoms.BiOI is a coral red material [13],which means it has a strong absorption in the visible-light region.Motivated by these facts,we are interested in the x BiOBr–(1àx )BiOI system.In the past two decades,the reported photocatalysts are oxides,sul?des,oxysu?des,nit-rides and oxynitrides [14–16].To our knowledge,x BiOBr–(1àx )BiOI are the ?rst oxyhalide photocatalysts working under visible-light (k >420nm).In the present paper,the relationship between the composition of x BiOBr–(1àx )BiOI system and its photophysical and photocata-lytic activities was investigated.2.Experimental

x BiOBr–(1àx )BiOI (x =0.0,0.25,0.50,0.75,1.0)com-pounds were prepared by a soft chemical method similar to Ref.[13].All the reagents were purchased from Sinopharm Chemical Reagent Co.(Shanghai,China)and used without further puri?cations.In a typical experiment to prepare the

1566-7367/$-see front matter ó2007Elsevier B.V.All rights reserved.doi:10.1016/j.catcom.2007.05.014

*

Corresponding author.Tel.:+862152411620;fax:+862152413903.E-mail address:huangfq@https://www.360docs.net/doc/9a8763824.html, (F.Huang).

https://www.360docs.net/doc/9a8763824.html,/locate/catcom

Available online at https://www.360docs.net/doc/9a8763824.html,

Catalysis Communications 9(2008)

8–12

BiOBr0.5I0.5sample,0.02mol Bi(NO3)3?5H2O(AR, 99.0%)powders were?rstly dissolved in15mL glacial ace-tic acid(AR,99.5%).Then the solution was added rapidly to another one containing0.01mol KBr(AR,99.0%), 0.01mol KI(AR,98.5%)and0.04mol CH3COONa (AR,99.0%)in240mL deionized water with magnetically stirring.Subsequently,the mixtures were stirred for20h. After the reaction was completed,the resulting solid prod-uct was collected by?ltration,washed several times with deionized water,and dried at120°C in air before further characterizations.

X-ray powder di?raction(XRD)patterns were obtained on a Rigaku D/max-2550V di?ractometer using Cu K a radiation(k=0.15418nm).UV–Vis di?use re?ectance spectra of the powders were measured at room temperature

on a Hitachi U-3010spectrophotometer.

The catalytic reaction was carried out to degrade10mg/ l MO aqueous solution.The UV-light photocatalytic reac-tor consists of two parts,a quartz cell with a circulating water jack to prevent any thermal catalytic e?ect and a 300W high-pressure mercury lamp with a maximum emis-sion at365nm placed inside the quartz cell.Reaction sus-pensions were prepared by adding0.2g photocatalyst powders into300mL MO aqueous solution.Visible-light photocatalytic degradations were performed in another experiment equipment.The optical system includes a 300W Xe arc lamp,cut-o??lters,and an electric fan to prevent thermal catalytic e?ect.Photocatalyst(0.1g)pow-der was suspended in200mL MO aqueous solution.In both UV and visible-light reactions,before irradiation, the suspensions were ultrasonated for20min and magnet-ically stirred in the dark for50min to establish an adsorp-tion–desorption equilibrium of the dye on the catalyst surface.At given time intervals,about5mL analytical sus-pension was taken from the reaction suspension by a syr-inge.The photocatalyst powders and the MO solution were separated by a centrifugal machine.Then the concen-tration of the?ltrate was analyzed by the Hitachi U-3010 spectrophotometer.The absorption peak of MO at 464nm was monitored as the probe of MO degradation [7,17].

3.Results and discussion

3.1.Characterizations of as-prepared powders

The XRD patterns of as-prepared samples are shown in Fig.1.The samples of BiOBr and BiOI both possess pure tetragonal phases(corresponding JCPDS-ICDD numbers 09-0393and10-0445).The di?erence between the halogen ionic radii(Br=1.82A?,I=2.06A?)is about12%[18].It is generally accepted that unlimited solubility is usually observed if the di?erence in the atomic radii of the compo-nents is not more than15%in solid solutions[19].The unlimited solid solutions formed between BiOBr and BiOI were con?rmed by the right shifts of the di?raction peaks with the increase of x(bromine content).The Br and I atoms are disordered in the halogen slabs to maintain the tetragonal crystal structure of the solid solutions.The cell constants of the as-prepared samples are summarized in Table1.Both a and c monotonically decrease with the increase of x.The patterns didn’t change after the photo-catalytic reactions,indicating that the synthesized photo-catalysts are stable.

Fig.2shows the UV–Vis di?use re?ectance spectra (DRS)of the samples.The absorption edge has a mono-tonic blue shift with increasing x.BiOBr can slightly absorb visible-light.On the contrary,the samples with x=0.25–1have intense absorptions in the visible light region.The steep shape in the visible edge and strong absorption in the visible region also indicate that

the Fig. 1.The XRD patterns of as-prepared x BiOBr–(1àx)BiOI photocatalysts.

Table1

Cell constants,bandgap(E g),pseudo-?rst order rate constant(k)of MO decomposition under visible-light irradiation and VB edge potentials (E VB)of the x BiOBr–(1àx)BiOI

x Cell constants E g(eV)k(hà1)R E VB(eV) a(A?)c(A?)

0 3.99679.1533 1.920.0840.987 2.46

0.25 3.97119.0487 2.010.5760.980 2.57

0.50 3.95268.7351 2.100.4370.977 2.66

0.75 3.93078.3475 2.220.3560.956 2.78

1.0 3.92318.0945

2.910.1460.972

3.19

Fig. 2.UV–Vis di?use re?ectance spectra of x BiOBr–(1àx)BiOI photocatalysts.

W.Wang et al./Catalysis Communications9(2008)8–129

absorption band is not ascribed to the transition from the impurity level to the conduction band,but to the intrinsic transition between the valence band and the conduction band[20–22].The bandgaps of the samples estimated from the onsets of absorption edges were listed in Table1.They range from1.92to2.91eV and increase monotonically as the contents of bromine element increase.

3.2.Photocatalytic activity

3.2.1.UV-light-induced photocatalytic activity

The dependence of photocatalytic activity on the com-position of the x BiOBr–(1àx)BiOI system under UV-light irradiation is represented in Fig.3.All the samples exhibit high photocatalytic activities and the activity increases monotonically with x increasing.When the photocatalytic reaction proceeded for28min,the removed part of MO

were49.4%,89.1%,92.2%,94.8%and100%with x ranging from0.0to1.0.The following experiments were also per-formed as comparisons:(1)a blank experiment(in the absence of the photocatalyst);(2)dark experiments(with-out irradiation);and(3)MO degradation over P25 (Degussa,average partice size21nm).In conditions(1) and(2),MO decompositions were not observable.From Fig.3,it can be concluded that BiOBr is photocatalytically more active than P25,and the performances of x BiOBr–(1àx)BiOI(x=0.25,0.50,and0.75)are comparable to P25.

3.2.2.Visible-light-driven photocatalytic activity

Fig.4displays MO degradation over the x BiOBr–(1àx)BiOI photocatalysts under visible-light irradiation (k>420nm).When the photocatalytic reactions pro-ceeded for5h,the degrees of MO decomposition were 45.5%,77.9%,84.3%,92.1%and33.4%with x increasing. BiOBr exhibits the lowest photocatalytic activity,which is just opposite to the result in the UV-light reaction where the performance of BiOBr is the highest.The activities of other photocatalysts monoclinically increase with the increase of x.The three comparison experiments men-tioned in the above UV-light-induced photocatalytic reac-tions were also performed and MO decompositions were undetectable.

In order to quantitatively understand the reaction kinet-ics of the MO degradation in our experiments,the pseudo-?rst order model as expressed by Eq.(1),which is generally used for photocatalytic degradation process if the initial concentration of pollutant is low[23],was applied

lneC e=C tT?kte1Tin which C e and C t are the concentrations of MO in solu-tion at time0(the time to obtain adsorption–desorption equilibrium)and t,respectively,and k is the pseudo-?rst order rate constant.The rate constants obtained from the data plotted in Fig.4are concluded in Table1.As it can be seen,a good correlation to the pseudo-?rst order reac-tion kinetics(R>0.95)was found.The reaction rate con-stant of BiOBr is0.084hà1,and for BiOBr0.75I0.25it is as high as0.576hà1.This indicates that the formation of the solid solution increases the reaction rate constant by about5.8times.So the composition of the photocatalysts shows its strong in?uence on the MO

degradation.

Fig.3.The dependence of photocatalytic activity on the composition of

x BiOBr–(1àx)BiOI system under UV-light

irradiation.

Fig.4.MO decomposition over the x BiOBr–(1àx)BiOI photocatalysts

under visible-light

irradiation.

Fig.5.The action spectra of x BiOBr–(1àx)BiOI(x=0.0,0.75,and1.0)

and P25(TiO2)for degrading MO.

10W.Wang et al./Catalysis Communications9(2008)8–12

The action spectra are important to evaluate a visible-light response type photocatalyst.Thus,the action spectra of BiOBr,BiOI,BiOBr0.75I0.25and P25(TiO2)for degrad-ing MO were investigated and the results are shown in Fig.5.It can be seen from the?gure that the pro?les of the action spectra of the photocatalysts are all similar to their UV–Vis re?ectance spectra as shown in Fig.2,respec-tively.The trends of the curves in Fig.5are the same,that is,with the increase of cut-o?wavelength,the photodegra-dation rates of MO decrease gradually.These facts indicate that the present catalytic reactions are driven by the inci-dent light and the light absorption of the photocatalysts governs the reaction rate.Furthermore,BiOI and BiO-Br0.75I0.25can respond to the visible-light as long as $600nm and$550nm for degrading MO,respectively. The onsets of the action spectra agree approximately with the onsets of the UV–Vis di?use re?ectance spectra corre-sponding to the bandgap of the semiconductors.These results reveal that the reactions are catalyzed by the phot-ocatalysts[24].

The above-mentioned high photocatalytic activities are believed to be in close connection with the unique layered structure and with the deep oxidative potential for the pres-ent x BiOBr–(1àx)BiOI photocatalysts.As we know,in the photocatalytic process over a semiconductor,electron–hole pairs are generated when the catalyst is illuminated with the light having an energy equal to or greater than the bandgap.The principal challenge is how to suppress the recombination of the formed electron–hole pairs[25].The atomic arrangement of the x BiOBr–(1àx)BiOI compounds consists of tetragonal[Bi2O2]slabs which are‘‘sand-wiched’’by two halogen slabs to form a[Bi2O2X2]layer along the c-axis.The formed internal electric?elds between the[Bi2O2]positive slabs and the halogen anionic slabs are believed to induce the e?cient separation of photogener-ated electron–hole pairs and then improve the photocata-lytic activity of the catalysts.

The valance band(VB)of a photocatalyst is an impor-tant factor for the e?ective photocatalytic decomposition of organic contaminants[26].The VB edge position of the x BiOBr–(1àx)BiOI photocatalysts were calculated the-oretically according to the concepts of electronegativity.So far,many chemists have calculated band potentials for semiconductors using the atomic electronegativities of the constituent atoms[27,28].Herein,the electronegativity of an atom is the arithmetic mean of the atomic electron a?n-ity and the?rst onization energy[29],other than the com-mon-de?ned term.The VB edge potential of a semiconductor at the point of zero charge can be expressed empirically by[23,26,30]

E VB?XàE et0:5E g;

where E VB is the VB edge potential,X is the electronegativ-ity of the semiconductor which is the geometric mean of the electronegativity of the constituent atoms,E e is the energy of free electrons on the hydrogen scale(%4.5eV),and E g is the bandgap energy of the semiconductor.According to this empirical expression,the VB edge potentials(E VB)of the system calculated are all higher than2.46eV(see Table 1).It is well known that H2O2and O3can oxidize many organics because they have strong oxidative potential 1.77eV(H2O2)and2.07eV(O3).Compared with them, the present photocatalysts have much stronger oxidation abilities.

It should be noted that BiOBr and BiOBr0.75I0.25, respectively,exhibit the highest photocatalytic activity in the corresponding UV and visible-light-driven (k>420nm)reactions.In the UV-light-induced photocat-alytic reactions,as mentioned above,the maximum emis-sion of the high pressure mercury lamp was365nm,the energy(3.40eV)of which is higher than the bandgaps of all samples(1.92–2.91eV).So the light energies absorbed to generate the electron–hole pairs by di?erent photocata-lysts are almost the same.Thus,photocatalyst with deeper VB position would possess a higher photocatalytic activity. As can be seen from Table1,when x increases,that is,from BiOI to BiOBr,the VB edge potential increases from 2.46eV to 3.19eV,which means the oxidation ability becomes stronger.Consequently,the photocatalytic activ-ity is made to enhance and decomposition degree of MO over x BiOBr–(1àx)BiOI photocatalysts increases mono-tonically with x increasing as shown in Fig.1.

In the visible-light-driven photocatalytic experiments by using Xe lamp,as indicated in Fig.2,more energy in the visible-light region would be utilized by the photocatalyst with x decreasing,which would result in the improvement of the photocatalytic activity.On the other hand,the VB edge potentials of the samples decrease with x decreasing, and the photocatalytic activity is expected to decline from this aspect.The mutual competition between these two e?ects leads to the result that the photocatalytic activity does not change monotonically with x decreasing but reaches a maximum at x=0.75.

4.Conclusion

The new class of oxyhalide photocatalysts x BiOBr–(1àx)BiOI(x=0,0.25,0.50,0.75)show high photocata-lytic activities for degradation of the representative organic dye(MO)in both UV and visible-light-driven reactions. The high activity is in close relation with the internal elec-tric?elds between[Bi2O2]slabs and halogen anionic slabs and the deep valance band edge position.BiOBr is photo-catalytically more active than P25under UV illumination. The mutual competition between the visible-light absorp-tion and valance band potential enables the BiOBr0.75I0.25 sample to possess the highest photocatalytic activity under visible-light(k>420nm)irradiation. Acknowledgements

This research was?nancially supported by National Sci-ence Foundation of China Grant20471068and Shanghai Fundamental Research Grant05JC14079.

W.Wang et al./Catalysis Communications9(2008)8–1211

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12W.Wang et al./Catalysis Communications9(2008)8–12

光电催化氧化

光电催化氧化原理、反应器及其在环境污染控制中的应用 钱丹 福州大学环境与资源学院 030620340 TiO2光电催化水处理是一种电化学辅助的光催化反应技术,通过施加外部偏压减少光生 电子和空穴的复合,从而提高其量子效率使有机污染物彻底矿化。 光激活半导体(通常使用TiO2)价带上的光生空穴,在水中产生氧化能力极强的氢氧自由基,可使水中难于降解的有机污染物完全矿化,且作用物几乎无选择性,降解过程可在常温常压下进行,加之该法毋须添加化学试剂,无二次污染,故成为当前水净化技术在国内外的研究前沿和开发热点[1-10]。 迄今为止,大量研究揭示出该过程的主要问题之一是量子效率太低。近年来有研究者采用电化学辅助的光催化方法(或称光电催化方法)阻止光生电子和空穴发生简单复合以提高量子效率[11-19]。实验证明:使用TiO2光电极可显著提高过程的量子效率,同时具有增加半导体表面·OH的生成效率和取消向系统内鼓入电子俘获剂O2的两大优点[20-23]。 1 光电催化氧化反应研究进展 1.1 光电催化反应发展 光电催化氧化在过去十五年间,主要是在企图开发一种可以利用太阳能以获得清洁能源氢的所谓光电化学电池的鼓舞下面迅速发展起来的。光电化学效应实际上早在1839年已为E.Becquerel所发现。1955年,W.H.Brattain和C.G.B.Garratt根据锗电极得到的试验结果指出,Becquerel效应是由于生成半导体-电解液结的关系,从而产生了利用照射置于电解槽中的半导体电极生产化学品或电能的概念,以后直至1972年,A.Fujishima和K.Honda 利用n型半导体TiO2将水在比H2O/O2队的标准氧化电位负的多的情况下生产氧获得成功之后,才引起人们的广泛注意。这种利用半导体电极的光电化学电池被认为是将光能转变为电能和化学能的一种最有希望的发现。在以后的年代里,为了对半导体在构成这种光电化学电池中的作用有更清楚的了解,进行了大量的理论和试验工作,并使光电催化氧化发展到用于水处理领域。 用TiO2处理水中有机物的早期研究主要是用粉末状TiO2分散水中形成悬浆,该方法有两个明显缺点:即悬浆中TiO2粒子难以分离回收,并且量子化效率低。有学者通过均匀沉积法或溶胶凝胶法将TiO2粒子固定在玻璃、陶瓷或硅砂等载体颗粒表面,制成固定态TiO2催化剂,该方法虽然解决了TiO2难以回收的问题,但大多数研究结果表明,固定态催化剂由于反应和传质的表面积大幅度降低,导致光催化氧化的效率降低,并且量子化效率低的问题仍然没有得到解决。 在光催化反应中,光生电子-空穴的复合一直是限制光催化剂效率的主要因素,光电催化的提出为解决这一难题提供了一个可行的研究方向。光电催化氧化是在用固定态TiO2作阳极,铂作阴极的电化学体系中,用外电路来驱动电荷,使光生电子转移到阴极,利用这种

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

系统生物催化的原理及应用(欧阳平凯院士)

系统生物催化的原理 及应用
欧阳平凯
南京工业大学 2005.08.13

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现代化学工业面临重大的挑战
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物 以石油等化石资源为源头的化学工业所面 生 做 om 临的挑战在于化石资源日益枯竭 心 .c 专 ioo - b 秀 .b 物 w 化石资源的市场价格上涨迅速,现代化学 生 ww 工业的原料成本猛增
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现代化学工业面临的机遇
光合作用产生的 生物质循环
物 生 做 om 心 .c 目前世界 专 ioo 65 亿吨 C/年 - b 化石资源消耗 秀 .b 物 w 生 ww
仅需使用小于 10% 生物质循环, 即可替代化石资源
950亿吨 C/年
随着生物技术的发展,生物质资源的生产不断 提高
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The amount of biomass circulation by photosynthesis is 95 billion tons per year. Independence from fossil fuels can be achieved by using less than 10% of this carbon energy. A fundamental sustainable society through natural circulation of Biomass driven by an external energy is realized. This is in principle a sustainable society. Determining the amount of biomass that will not give an negative impact to the environment, namely the sustainable limit of harvest, is an important task of the future. Considering the improvement of harvesting efficiency of biomass or the advance of artificial photosynthesis, it is not a dream that in spite of petroleum, the total amount of energy and organic feed stocks can be obtained from biomass.
物 生 做 om 心 .c 专 ioo - b 秀 .b 物 w 生 ww
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总结光催化剂的摘要

1、Al 掺杂TiO2介孔材料的合成、表征和光催化性能 摘要:以钛酸四丁酯为钛源、十八水硫酸铝为铝源、三乙醇胺为模板剂, 采用研磨溶胶技术合成了Al 掺杂的TiO2介孔材料, 并利用XRD、EDS、TEM、BET、UV-vis 和IR 等手段表征了材料的结构、形貌、比表面积、孔径分布及光学性能。结果表明:Al 掺杂能够减小TiO2光催化剂的粒径, 提高介孔TiO2的热稳定性;Al 掺杂TiO2介孔材料的平均孔径为4.5 nm, 比表面积达到110.2 m2/g;相比商用P25 和介孔TiO2,Al 掺杂介孔TiO2 的吸收边发生红移,对初始浓度为20 mg/L 的甲基橙进行催化降解1 h 后,其降解率达到92.5%。 2、CuFe2O4/TiO2复合光催化剂在模拟太阳光下对大肠杆菌杀灭作用的研究 摘要:采用溶胶-凝胶法制备了纳米CuFe2O4,然后与TiO2固相烧结成复合光催化剂,并通过TEM,XRD和UV-visDRS对复合光催化剂进行了表征,表明样品由粒径约为80 nm的粒子组成,晶体结构均匀。以大肠杆菌为研究对象,考察了复合光催化剂在模拟太阳光(150W 氙灯,λ= 200~900 nm)照射下的杀菌性能。结果表明:复合光催化剂比单一光催化剂杀菌效果好,在最佳条件下,模拟太阳光照射30 min后,CuFe2O4/TiO2复合光催化剂的杀菌率分别为单纯CuFe2O4和TiO2杀菌率的1.71倍和1.13倍。复合光催化剂杀菌性能受CuFe2O4与TiO2质量比及固相合成时焙烧温度的影响,当TiO2质量分数为80%、焙烧温度为600℃时,所制得的复合光催化剂处理大肠杆菌,在模拟太阳光照射30 min后,细菌的存活率仅为3·2%,而单纯CuFe2O4和TiO2光催化剂在最佳条件下杀菌30 min后细菌存活率分别为43.3%和14.2%。同样条件下在黑暗中使用催化剂或在光照下不用催化剂时细菌存活率分别为97.0%,93.2%。 3、N、C共掺TiO2光催化剂的制备与性能研究 摘要以三聚氰胺为掺杂源,采用溶胶-凝胶法制得了平均粒径为20.1nm的锐钛矿型N、C共掺TiO2光催化剂。当n(N)∶n(C)∶n(Ti)为0.064∶0.055∶1时,TiO2对亚甲基蓝3h 日光降解率可达68%。探讨了三聚氰胺的用量和煅烧温度对TiO2光催化性能的影响,确定了最佳制备工艺。XPS和FTIR分析表明,N主要以替代O的形式生成O-Ti-N,少量N以填隙式生成-Ti-N-O,而C主要以替位式生成O-Ti-C,以填隙式生成-Ti-C-O、-Ti-COOO。UV-Vis分析表明,N、C掺杂TiO2的吸收边从掺杂前的383nm红移到427nm,禁带宽度从掺杂前的3.2eV 降到2.9eV,将TiO2的光响应波长拓展到了可见光区。 4、N、S共掺杂纳米二氧化钛的水热法制备和表征 摘要:采用水热法制备了具有可见光响应的硫掺杂、氮掺杂以及硫氮共掺杂纳米二氧化钛,并测试其光催化活性.产物用X-射线衍射(XRD)、紫外漫反射光谱(UV-visDRS)、N2-吸附脱附曲线(BET)、透射电镜(TEM)等进行分析表征;利用SGY-Ⅰ型多功能光反应仪进行光催化活性测试.实验研究发现,离子掺杂提高了催化剂对紫外光的吸收,而且将光吸收范围拓展到可见光区;掺杂没有改变产物的晶相;掺杂TiO2的光降解效率高于纯TiO2,其中以在550℃下焙烧制得的S,N-TiO2催化效果最好. 而N-TiO2, S,N- TiO2的光降解率都远高于纯TiO2,其中S,N- TiO2的光降解率最高,在20 min时其光降解率已将近100%.这说明加入掺杂元素提高了二氧化钛的光催化活性,也再次证明了S、N元素在催化过程中是起协同作用的,二者共同掺杂的催化效果比单一掺杂要好的多. 5、p-n结型光催化剂Co3O4/In2O3的制备、表征及其光催化性能的研究 摘要:p-n结型Co3O4/In2O3光催化剂是用共沉淀法制备的,并用X射线衍射对其进行表征。用光催化还原Cr6+和光催化氧化甲基橙的效率来评价该催化剂的活性。实验分别研究了Co3O4的掺杂比、焙烧温度和焙烧时间对光催化活性的影响。实验结果表明,Co3O4的最佳掺杂比(质量分数)为5%。催化剂的最佳焙烧温度和最佳焙烧时间分别为300°C和2h。在可见光和紫外光的照射下,p-n结型光催化剂Co3O4/In2O3的光催化氧化活性和光催化还

tio2光催化技术

纳米TiO2光催化剂安全环保性能研究 作者:北京化工大学徐瑞芬教授 纳米科技的发展为人类治理环境开辟了 一条行之有效的途径,我们可以合理利用 自然光资源,通过纳米TiO2半导体的光催化效应,在材料内部由吸收光激发电子,产生电子-空穴对,即光生载流子,迅速迁移到材料表面,激活材料表面吸附氧和水分,产生活性氢氧自由基(oOH)和超氧阴离子自由基(O2·-),从而转化为一种具有安全化学能的活性物质,起到矿化降解环境污染物和抑菌杀菌的作用。 纳米TiO2光催化应用技术工艺简单、成本低廉,利用自然光即可催化分解细菌和污染物,具有高催化活性、良好的化学稳定性和热稳定性、无二次污染、无刺激性、安全无毒等特点,且能长期有益于生态自然环境,是最具有开发前景的绿色环保催化剂之一。 本研究在用亚稳态氯化法合成纳米二氧化钛的技术基础上,根据光催化功能高效性的需要,进行掺杂和表面处理,制成特有的在室内自然光和黑暗区微光也能显著发挥光催化作用的纳米二氧化钛,将其作为功能粉体材料,复合到塑料、皮革、纤维、涂料等材料中,研制成无污染、无毒害的纳米TiO2光催化绿色复合材料,充分发挥抗菌、降解有机污染物、除臭、自净化的功能,这类环保型功能材料实施方便、应用性强,能实用到生活空间的多种场合,发挥其多功能效应,成为我们生活环境中起长期净化作用的环保材料。 2 纳米TiO2光催化剂对环境的净化功能研究 2.1室内环境的净化 随着建筑材料中各种添加物的使用,室内装饰材料和各种家用化学物质的使用,室内空气污染的程度越来越严重。调查表明,室内空气污染物浓度高于室外,甚至高于工业区。据有关部门测试,现代居室内空气中挥发性有机化合物高达300多种,其中对人体容易造成伤害、甚至致癌的就有20多种,极大地威胁着人类的健康生活。随着人们健康和环保意识的增强,人们对具有光催化净化室内外空气、抗菌杀毒等功能性绿色环保材料的需求日益迫切,纳米TiO2光催化剂的出现为环境净化材料的发展开辟了一片新天地,也为人们对健康环境需求的解决提供了有效的途径。

生物催化技术

化学化工学工业催化结课论文 生物催化技术 姓名: 指导教师: 院系:化学化工学院 专业: 10化工 提交日期: 2013-1-18

目录 摘要 (3) 英文摘要 (4) 前言 (5) 1.生物催化原理 (5) 1.1生物催化原理 (5) 2.生物催化反应的特征 (6) 3.常见的生物催化剂——酶 (6) 3.1酶的分类 (6) 3. 2 酶的功能和应用 (6) 3.2.1 酶的功能简介 (6) 3.2.2 一些酶的应用 (8) 4.生物催化剂快速定向改造新技术....................................8 4.1定向进化技术的优势 (8) 4.2定向进化目前主要研究方向 (9) 5.生物催化技术的趋势与前景.......................................9 5.1生物催化技术的趋势与前景 (9) 5.1.1国外的发展形势 (9) 5.1.2我国生物催化产业的现状 (10) 5.2前景小结 (10) 结束语 (10) 参考文献 (11) 致谢 (12) 生物催化技术 郭蒙蒙 指导老师:吴斌 (黄山学院化学化工学院,黄山,安徽)

摘要 近几年,全球催化剂市场将以 4.6%的速率增长,环境用催化剂将占有最大的市场份额,约27%,以下依次为聚合用催化剂(22%)、炼油用催化剂(21%)、石油化工用催化剂(20%)、精细化工用催化剂(10%),其中,精细化工用催化剂和环境用催化剂增长速率最快,均接近8%.由于生物催化剂能够减少环境污染,反应速度较快等众多特点,生物催化剂俨然已经成为化工催化的宠儿。生物催化技术在化工生产中应用十分的广泛,它的出现一定程度上提高了生产效率,也降低了生产的成本。同时生物催化也涉及了三个学科的不同部分:化学中的生物化学和有机化学;微生物学、酶学;化工工程雪中的催化、传递过程和反应工程学。人类在很早的时候就知道利用酶,利用酶或微生物细胞作为生物催化剂进行生物催化已有几千年的历史,如麦芽制曲酿酒工艺等。近代认识酶是与发酵和消化现象联系在一起的。后来创造了“酶”这一术语以表达催化活性。本文主要说明生物催化剂催化的原理类别,生物催化反应的特征及生物催化的发展和趋势等关键词生物催化技术酶生物催化技术前景 In recent years, the market of global catalyst will grow at the rate of 4.6%, environmental catalysts will occupy the largest market share, about 27%, followed by polymerization catalysts (22% ), ( 21% ) refining

室内空气净化处理市场前景资料

室内空气净化处理市场前景 选择比努力重要 选择比努力重要,你今天的选择决定了你的明天。小米科技董事长雷军说过“龙卷风来了,猪也能飞上天”。在大潮来临之时,如果你恰好站在风口浪尖经过的位置,那么只需要稍作努力,就成功了。 创业、选行业一定要选趋势性的行业,未来成长性要好;其次产品需求要旺盛,市场要大;第三进入时机要早,成功者往往就是快人一步,等到市场已充分竞争,利润就薄,赚钱就比较艰难了。 环保健康行业是一项蕴藏巨大商机的朝阳产业,是一个全社会性的大市场,也被誉为二十一世纪最有前途的投资项目。 美国《财富》杂志将健康产业列为未来10年增长最快的10个行业之一,而且排在第一位,被誉为世界十大朝阳行业之一。 国家专业统计局数据表明:国内室内污染治理市场规模已达100亿元以上,目前以年30%的速度快速增长。 国际权威经济学家分析:中国室内空气环保市场是目前以至今后十年里发展潜力最大、经济效益最为丰富的产业之一。 专业投资分析人士断言:在中国,室内空气环保治理是最新一个快速催生千万富翁的黄金市场,是一个永不饱和的市场! 室内空气治理市场有多大 据调查,2004年我国室内环境净化治理产品生产和代理行业的总市场规模约为104亿元人民币。2004年的平均利润率为29%,盈利水平远高于社会平均利润水平。 2004年的销售额超过104亿元人民币,2005年已达到133亿元人民币,2006年将达到170亿元人民币。尽管行业在飞速的发展,但目前中国环保消费在国民生产总值中所占的比重仅为3.5%左右,室内空气污染治理在国民生产总值中所占比重仅为0.5%(美国、日本、英国等发达国家均达到20%左右)。 从商业角度而言,据中国建筑装饰协会统计分析,1998年我国用于住宅装修的费用高达 1000 亿元;2000年为1800亿元;2002年已突破2000亿大关;2003年我国百姓用于住宅装饰装修的费用在4000亿元,2007年已超过8000亿元。到目前为止还没有一家装修公司敢于承诺装修后室内空气无污染,可以达到国家规定标准,所以说有多大的装修市场就有多大的检测和治理市场。

最新光催化分解水材料研究总结全解

光催化分解水材料研究总结 班级:xxxxx 学号:xxxxx 姓名:xxx 一·研究小组简介 彭绍琴:1985年毕业于南昌大学(原江西大学)无机化学专业,获理学学士学位。 1993,2-1994,6北京大学访问学者;1999年7月研究生毕业于南昌大学物理化学专业,获理学硕士学位;2005年7月研究生毕业于南昌大学材料物理与化学专业,获工学博士学位。目前是江西省高校骨干教师,南昌大学无机化学和应用化学,长期从事无机化学、材料化学的教学和科研工作。在无机功能材料、纳米材料、光催化领域有较长时间的工作积累,在国内外重要学术刊物上发表论文30余篇。参与完成国家自然科学基金和“973”项目2项,主持和完成江西省自然科学基金各1项。主持和完成江西省教育厅项目各1项。 上官文峰:日本国立长崎大学工学博士,原日本国工业技术院科学技术特别研究员, 曾先后任北京大学、东京大学高级访问学者。现任上海交通大学教授、博士生导师,机械与动力学院燃烧与环境技术研究中心副主任。主要从事环境催化与材料、光催化、太阳能制氢、燃烧排放及柴油机尾气催化净化、纳米材料制备及其功能开发等领域的研究。主要负责承担了国家863计划、国家973计划、国家自然科学基金、上海市重点发展基金、海外合作等项目。在Chem Commun, J Phys Chem B, Appl Catal A & B,《科学通报》等国际国内权威期刊上发表了一系列学术论文,取得日本国发明专利 4 项,并获日本政府“注目发明”奖 1 项。获国家发明专利10 余项,获省部级科学技术进步奖 2 项。教育部“跨世纪优秀人才”培养计划入选者,中国化学会催化专业委员会委员,中国太阳能学会氢能专业委员会委员,中国仪表材料学会理事,973计划“太阳能规模制氢的基础研究”项目专家组成员,《环境污染与防治》杂志编委,亚太纳米科技论坛ISNEPP2006、2007学术委员会委员。 李越湘:男,博士,教授,博士生导师,南昌大学科技处副处长。南昌大学材料物 理与化学重点学科光催化方向学术带头人,江西省高校中青年学科带头人,2004年获江西省科学技术协会“江西青年科学家提名”称号。现为中国太阳学会氢能专业委员会委员,《功能材料》通讯编委。1984年大学本科毕业于江西大学化学系,获学士学位;1996,10-1997,12国家公派到德国科隆大学((Universitaet zu Koeln))做访问学者,期间得到德国学术交流中心(DAAD)短期奖学金资助;2002年研究生毕业于中国科学院研究生院(兰州化学物理所),获理学博士学位;2006年6月-11月国家公派到德国汉诺威大学(Leibniz Universitaet Hannover)做高级研究学者。长期从事光催化、无机材料、环境化学等方向的研究,已在国内外重要学术刊物上发表了学术论文50余篇,其中18篇为SCI论文,4篇为EI。作为主要承担者完成省科技厅攻关项目一项和多项横向项目,主持和参与(排名第二)完成江西省自然科学基金各一项。目前承担973计划(国家重点规划基础研究项目)二级子项目和省自然科学基金项目各一项。 尚世通(1985一):男,山东省成武县人,东北电力大学硕士研究生,主要从事水质科学与技术研究工作。 宋华(1963-):女,工学博士,教授、博导,现系大庆石油学院化学化工学院副院长,从

半导体光电催化技术.

半导体光电催化第一章 1.原子轨道相互交迭情况 原子钟的电子分布在内外层电子轨道上,每一层轨道对应确定的能量。当原子相互接近并形成晶体时,不同原子的内外壳层。电子轨道之间就有一定的交迭,相邻原子最外层轨道交迭最多,内层轨道交迭最少。当原子组成晶体后,由于原子轨道的交迭,电子不再完全局限在某一个原子钟,它可以转移到相邻原子上去,而且可以从邻近的原子轨移到更远的原子上去,以致任何一个电子可以在整个晶体中以一个原子转移到另一个原子,不再属于某个原子所有,这即晶体中的电子共有化运动。 2.用能级的形式解释能带 禁带:在相邻两个能带之间的区域中,不存在电子占有的能级,将这两个能带间的区域称为禁带。每个能带和禁带的宽度是由各种晶体的具体原子结构和晶体结构所决定的。禁带宽度为零点几到几个电子伏。由于可得出①同一晶体的某个能带,其宽度一定,这是因为能带宽度主要取决于电子轨道的交迭程度。对同一晶体,原子间距是常数,所以各轨道的交迭程度一定。②同一晶体的不同能带,上面的宽,下面的窄。这是因为上面的能带与原子的外层轨道相对应,外层轨道交迭多,能带就宽,内层轨道交迭少,能带就窄。由此可见,能带的宽窄实际上反映了电子共有化的自由程度。 3.满带:能带全部被电子填满。内层电子轨道对应的能带。 零带:能带中可占据能级全部是空的。 价带:价电子所处的能带,最高电子占有能带。(HDMO),可能是全部填满或部分填满。导带:最低空能带(LLIMO) 4.能带对不同材料的解释(对导体,半导体电导率的差别) 按电阻来分:金属导体p<10-6Ω·m绝缘体p>107Ω·m半导体10-6

碳量子点光催化

Enhanced Photocatalytic Activity of the Carbon Quantum Dot-Modified BiOI Microsphere Yuan Chen 1,2,Qiuju Lu 1,Xuelian Yan 1,2,Qionghua Mo 1,3,Yun Chen 1,Bitao Liu 1*,Liumei Teng 1,Wei Xiao 1,Liangsheng Ge 1and Qinyi Wang 4 Background The exploration and construction of new photocatalysts with high catalytic efficiency in sunlight is a core issue in photocatalysis all the time and is also significant in solv-ing current environment and energy problems [1–3].Recently,bismuth oxyhalides (BiOX,X =Cl,Br,and I)as a novel ternary oxide semiconductor have drawn much attention because of their potential application in photo-catalysis.Among them,BiOI is photochemically stable and has the smallest band gap (about 1.7–1.9eV),which can be activated by visible light irradiation [4–6].How-ever,the narrow band gap could also lead to a quick re-combination of the photogenerated electron –hole pairs.Hence,inhibiting the recombination of the photogener-ated electron –hole pairs was the key point to enhance the photocatalytic property. Carbon quantum dot (CQD),as a novel issue of re-cently found nanocarbons,exhibits excellent photophysi-cal properties.Especially,the strong size and excitation wavelength-dependent photoluminescence (PL)behav-iors would enhance the photocatalytic properties of the CQD-based composites [7,8].Previous studies have shown that the electron-accepting and transport properties of car-bon nanomaterials provide a convenient way to separate photogenerated electrons;thus,enhanced photocatalytic performance can be achieved through the construction of semiconductor/carbon composites [9,10].Notably,the design of complex photocatalysts (TiO 2/CQDs,Ag 3PO 4/CQDs,Bi 2MoO 6/CQDs)to utilize more sun-light has been reported [11–13].Considering such re-markable properties of CQDs and the limitations of the BiOI photocatalytic system,the combination of CQDs and BiOI may be regarded as an ideal strategy to con-struct highly efficient complex photocatalytic systems.In this work,we prepared a CQD/BiOI nanocomposite photocatalyst via a facile hydrothermal process.The re-sults indicated that the CQDs were successfully com-bined with the BiOI microsphere and the introduction of CQDs could efficiently increase the concentration and the migration ratio of the photogenerated carrier,which was the key for the increased photocatalytic property. Methods Reagents All chemicals used in this study were of analytical grade (ChengDu Kelong Chemical Co.)and were used without *Correspondence:liubitao007@https://www.360docs.net/doc/9a8763824.html, 1 Research Institute for New Materials Technology,Chongqing University of Arts and Sciences,Yongchuan,Chongqing 402160,China Full list of author information is available at the end of the article ?2016Chen et al.Open Access This article is distributed under the terms of the Creative Commons Attribution 4.0International License (https://www.360docs.net/doc/9a8763824.html,/licenses/by/4.0/),which permits unrestricted use,distribution,and reproduction in any medium,provided you give appropriate credit to the original author(s)and the source,provide a link to the Creative Commons license,and indicate if changes were made. Chen et al.Nanoscale Research Letters (2016) 11:60 DOI 10.1186/s11671-016-1262-7

光电催化定义

光电催化定义 通过选择半导体光电极(或粉末)材料和(或)改变电极的表面状态(表面处理或表面修饰催化剂)来加速光电化学反应的作用。(光电化学反应是指光辐照与电解液接触的半导体表面所产生的光生电子-空穴对被半导体/电解液结的电场所分离后与溶液中离子进行的氧化还原反应。) 光电催化是一种特殊的多相催化。最有意义的光电催化是转换太阳能为化学能的贮能反应,如铂/钛酸锶或铂/钽酸钾催化太阳光分解水,产生氢和氧。 光电效应 光电效应是物理学中一个重要而神奇的现象。在高于某特定频率的电磁波照射下,某些物质内部的电子会被光子激发出来而形成电流,即光生电。光电现象由德国物理学家赫兹于1887年发现,而正确的解释为爱因斯坦所提出。 光照射到金属上,引起物质的电性质发生变化。这类光变致电的现象被人们统称为光电效应(Photoelectric effect)。光电效应分为光电子发射、光电导效应和阻挡层光电效应,又称光生伏特效应。前一种现象发生在物体表面,又称外光电效应。后两种现象发生在物体内部,称为内光电效应。 光催化和光电催化 光催化反应是利用光能进行物质转化的一种方式,是物质(污染物)在光和光催化剂共同作用下进行的化学反应。由于其室温深度反应以及可以直接利用太阳能等特性,在空气及水污染治理方面受到了极大的关注。但是光催化剂表面电子-空穴对的快速复合制约了光催化技术的应用。如何有效的抑制光生载流子的复合率,从而提高光催化活性,成为研究的热点。光电催化就是通过外加偏压电场来抑制光生载流子复合的有效技术手段,在污水处理方面研究较多。 光解水制氢目前主要是通过光催化剂(粉末),电解质以及牺牲剂在光照条件下共同作用来实现水的分解的。所以在这种条件下光解水还是一个光催化过程。当然也有人把光催化剂制成电极,然后加偏压,在光照条件下进行水的分解的,这种情况下就是光电催化过程。

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=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

光催化原理复习题汇总

1李二氧化钛的常见晶相结构有哪几种?哪种光催化活性最高?哪种最适合做颜料?哪种带隙最宽。 2. 李本课程中讲到的二氧化钛的最重要的两种特性是什么? 5. 小q制备二氧化钛的湿化学方法主要有哪些? 9. 小q举例说明提高二氧化钛光催化剂光催化效率的有哪些改性方法?提高可见光区光催化活性的方法?提高光量子效率的方法? 10. 杨分别阐述过渡金属铁和非金属氮共掺杂可以提高可见光区域和紫外光区域光催化活性的原理。并以氮和铁掺杂为例说明。 10. 杨是比较TiO2和CdS作为光催化剂的优缺点。 12.分别简述氮和La3+在氮和La3+ 共掺杂的纳米TiO2光催化剂中的作用。 13. 韦简述TiO2薄膜光致超亲水性机理及影响因素。制备TiO2薄膜有哪些化学方法?测定薄膜特性的有哪些方法? 14. 韦制备Au/TiO2光催化剂主要有哪些湿化学方法?它们各有何特点?(适应性、金的负载率、金的存在状态、催化剂活性)Au/TiO2光催化剂有哪些表征方法?了解DP方法的过程。 15.bra 负载Au等贵金属提高TiO2光量子效率的机理?金在何状态(分布、形态、尺寸)最有利于光量子效率的提高?是何原因?(1. 光吸收;2表面和界面效应;3能级匹配关系) 16. 高氧化硅介孔孔壁结构的优缺点及其结构稳定化的方法。 17. 高在碱性体系中以十六烷基三甲基溴化铵阳离子表面活性剂为模板剂,正硅酸乙酯为硅源水热合成具有六方一维孔道的MCM-41介孔分子筛的一般步骤。 20. bra酸性体系中以嵌段共聚物为P123模板剂,正硅酸乙酯为硅源水热合成SBA-15介孔分子筛的步骤。 1、小q立方MCM-48的X射线多晶衍射谱图中(211)面峰的晶面间距d211和晶胞参数a之间的关系为。 2、李透射电子显微成像的衬度类型包括、 和。 3、bra引入氧化硅介孔分子筛中的金属存在形式包括和 。 4、杨六方MCM-41的X射线多晶衍射谱图中(100)面峰的晶面间距d100和晶胞参数a之间的关系为。 5、孙方旭介孔氧化硅分子筛的29Si固体魔角核磁的化学位移值包括、 和。 6、韦氧化硅介孔硅烷基化的方法包括和。 7 .孙方旭六方MCM-41的X射线多晶衍射谱图中(100)面峰的晶面间距d100和晶胞参数a之间的关系为__________________ 。 8. 高介孔材料的结构有序性可从X射线多晶衍射谱图中主峰的和来判断。 9. 师介孔材料的气体吸附-脱附等温曲线是型的。 10. cdk立方MCM-48的X射线多晶衍射谱图中(211)面峰的晶面间距d211和晶胞参数a之间的关系为。 11. 孙方旭介孔材料透射电镜图的成像采用的是原理。 12.孙方旭MCM-41的气体吸附-脱附等温曲线的滞后环是型的。 13. 介孔氧化硅的孔壁是的;沸石分子筛的孔壁是的。(填无定形或者晶化)14,zd HMS的孔道是的;MCM-41的孔道是的。 (填长程有序或者无序) 1、zd现有的光伏太阳能电池包括哪些?目前,基于TiO2以及染料的光化学太阳能电池的光电转换效率是多少?

光触媒技术的最新动态和国际标准化

光触媒技术的最新动态和国际标准化 引言 光触 媒技 术的 最新 动态 和国 际标 准化 2006-11-9 2746 光触媒技术的最新动态和国际标准化 独立行政法人 产业技术综合研究所 分子筛研究部 环境材料化学研究组组长 垰田 博史 (光触媒产品协会 会长) 1. 序言 近年来,以环境荷尔蒙和室内污染综合症等为代表的有害化学物质对环境的污染问题在全球范围内扩展、成为威胁人类生存的严重的问题。这些由垃圾焚烧场排放出的二恶英、船底防污涂料所使用的有机锡、滴滴涕(DDT )以及六六六(BHC )等农药和多氯联苯(PCB )、建筑材料中使用的溶剂、粘着剂以及废气排放中的苯并芘等各种各样的化学物质像荷尔蒙一样扰乱人的内分泌,而引起过敏症以及过敏性皮炎和化学物质过敏症等疾病。目前,日本人中约有半数得过敏症。由于环境荷尔蒙以万亿分之一克的极低浓度就可作用,且污染全球范围内的水、大气和土壤等,处理起来非常困难。对环境污染物的传统处理方法不外乎收集、浓缩和焚烧处理,如果用同样的方法来处理环境荷尔蒙,由于污染范围极广,必须对大量的水、大气和土壤进行处理。从而消耗大量能源和放出大量的二氧化碳气体,更严重的是伴随焚烧处理还可能产生二恶英等剧毒物质。因而如果用传统方法来处理像环境荷尔蒙这样以低浓度在环境中广泛存在的一类环境污染物时,将面临能源危机、地球温暖化和更进一步污染环境的危险,因此,必须寻求新的、行之有效的环境净化技术。进一步讲,像非典型肺炎(SARS)等由各种各样的病毒、细菌和霉等引起的医院内交叉感染或集体感染等变得严重时,也必须寻求不使用有害化学药品、安全有效的抗菌技术。 由于光触媒不消耗地球能源、不使用有害的化学药品,而仅仅利用太阳光的光能等就可将环境污染物在低浓度的状态下清除净化,并且还可作为抗菌剂、防霉剂应用,因而成为环境净化技术中的一个亮点。人们常说,21世纪是环境的世纪,预计到2010年,日本国内的环境产业市场将达到37万亿日元的规模。光触媒技术作为对环境友好的环境净化技术的研究开发已经发展起来,在世界中的任何地方只要有光就可使用光触媒技术,因此,可以预期光触媒技术将在今后有更大的发展。 2. 光触媒的特点 光触媒是指可通过吸收光而处于更高的能量状态,并将能量传递给反应物而使其发生化学反应的一类物质。半导体和金属化合物等是常用的光触媒材料、其中最常见的是二氧化钛。二氧化钛广泛用作染料、牙粉、化妆品和食品添加剂等,是一种安全无毒、价廉耐用的物质。如图1所示,当用光照射二氧化钛表面时,像太阳能电池使用的硅片等一样,产生负电荷的电子和正电荷的正孔。这些电子和正孔具有

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