光催化材料研究进展概要
光催化材料的研究与应用前景
光催化材料的研究与应用前景光催化材料是一种能够利用光能进行化学反应的材料，近年来备受研究者的关注。
其独特的性质和广泛的应用前景使得光催化材料成为材料科学领域的热门研究方向之一。
本文将从光催化材料的基本原理、研究进展以及应用前景三个方面进行论述。
首先，光催化材料的基本原理是指在光照条件下，通过材料表面的光催化剂吸收光能，产生电子-空穴对并引发化学反应。
这种原理的实现依赖于光催化剂的能带结构和表面反应活性。
光催化剂一般由半导体材料构成，如二氧化钛、氧化锌等。
在光照条件下，光催化剂的能带结构使得光能被吸收，产生电子-空穴对。
电子和空穴的迁移能够促进氧化还原反应、光解水等化学反应的发生。
因此，光催化材料具有高效、可控和环境友好等优点，被广泛应用于环境净化、能源转换等领域。
其次，光催化材料的研究进展主要体现在两个方面。
一方面，研究者通过改变光催化剂的结构和组成，提高光催化材料的光吸收能力和光催化活性。
例如，通过掺杂、合金化和修饰等方法，可以调控光催化剂的能带结构和表面反应活性，从而提高光催化材料的光催化性能。
另一方面，研究者还致力于开发新型的光催化材料，如金属有机骨架材料、二维材料等。
这些新型材料具有特殊的结构和性质，能够实现更高效的光催化反应。
通过这些研究进展，光催化材料的光催化性能得到了显著提升。
最后，光催化材料在环境净化、能源转换等领域具有广阔的应用前景。
在环境净化方面，光催化材料可以通过光催化氧化、光催化还原等反应，降解有机污染物、净化废水和废气。
例如，利用光催化材料可以将有害的有机物质分解为无害的物质，从而实现水和空气的净化。
在能源转换方面，光催化材料可以通过光解水反应、光催化还原反应等方式，实现太阳能的转化和储存。
例如，利用光催化材料可以将太阳能转化为氢能或其他可再生能源，从而满足能源需求和减少环境污染。
这些应用前景使得光催化材料成为环境科学和能源科学领域的重要研究方向。
综上所述，光催化材料作为一种能够利用光能进行化学反应的材料，具有重要的研究意义和应用前景。
可见光响应型光催化材料的研究进展
可见光响应型光催化材料的研究进展光催化技术是一种利用光照射下的光生电子和空穴来催化化学反应的方法。
在过去的几十年中，人们一直致力于寻找高效可见光响应的光催化材料，以解决环境污染和能源危机等问题。
本文将介绍近年来可见光响应型光催化材料的研究进展，并探讨其未来的应用前景。
近年来，可见光响应型光催化材料的研究取得了一系列重要进展。
例如，人们发现一种基于可见光响应氧化镍的光催化剂，可以有效地催化有机废水的降解。
该材料在可见光下表现出良好的光催化活性，比传统的紫外光催化材料更具应用潜力。
此外，还有一些基于有机-无机杂化结构设计的光催化材料被发现，如钙钛矿材料、有机聚合物复合材料等。
这些材料通过合理设计和调控，能够有效地吸收可见光，并产生高效的光生载流子对。
这些材料具有结构多样性和可调性，可以通过调整其组分和结构来实现对光催化活性的调控。
可见光响应型光催化材料的研究不仅仅局限于有机-无机杂化结构材料，还涉及到纳米材料、金属-有机骨架材料等。
纳米材料由于其较大的比表面积，能够提高光催化活性。
金属-有机骨架材料由于其独特的结构和性质，成为近年来备受关注的光催化材料。
这些材料不仅具有良好的可见光响应性能，还能够通过调控孔径大小、表面功能化等手段来提高光催化活性。
例如，一种基于金属-有机骨架材料的可见光响应型光催化剂被发现，其在可见光下能够高效地催化水的分解产生氢气，具有重要的应用潜力。
可见光响应型光催化材料的研究不仅仅关注其光催化性能，还涉及到其机理的探究。
近年来，许多研究者对可见光响应型光催化材料的光生载流子传输和分离机理进行了深入的研究。
他们通过时间分辨光谱技术、谱学分析等方法，揭示了光生载流子在材料内的传输路径和动力学过程。
这些机理研究不仅为光催化材料的设计和开发提供了重要依据，还为进一步提高光催化性能提供了理论指导。
尽管可见光响应型光催化材料的研究取得了重要的进展，但仍然存在一些挑战。
首先，光催化材料的稳定性和寿命是亟待解决的问题。
光催化研究进展
光催化研究进展光催化材料最新研究进展1.简介当今世界正面临着能源短缺和环境污染的严峻挑战,解决这两大问题是人类社会实现可持续发展的迫切需要。
中国既是能源短缺国，又是能源消耗大国。
近年来，伴随社会经济的快速发展，中国石油对外依存度不断攀升,已经严重影响国家经济健康发展和社会稳定，并威胁到国家能源安全。
同时，石油等化石能源的过度消耗导致污染物大量排放，加剧了环境污染，尤其是我国近年来雾霾天气的频繁出现，严重影响了人民的生活和身体健康，开发和利用太阳能是解决这一难题的有效方法之一。
我国太阳能资源十分丰富，每年可供开发利用的太阳能约1.6×1015W，大约是2021年中国能源消耗的500倍。
从长远看，太阳能的有效开发与利用对优化中国能源结构具有重大意义。
然而太阳能存在能量密度低、分布不均匀、昼夜/季节变化大、不易储存等缺点。
如图1所示，光催化技术可以将太阳能转换为氢能。
氢能能量密度高、清洁环保、使用方便，被认为是一种理想的能源载体。
目前氢能的利用技术逐渐趋于成熟，以氢气为燃料的燃料电池已开始实用化，氢气汽车和氢气汽轮机等一些“绿色能源”产品已开始投入市场。
氢利用技术的成熟提高了对制氢技术快速发展的要求。
高效、低成本、大规模制氢技术的开发成为了“氢经济”时代的迫切需求。
自20世纪70年代日本科学家利用TiO2光催化分解水产生氢气和氧气以来，光催化材料一直是国内外研究的热点之一。
光催化太阳能制氢方法是一种成本低廉、集光转换与能量存储于一体的方法，该领域的研究越来越受到各国的广泛关注。
国际上光催化材料研究竞争十分激烈。
光催化材料不仅具有分解水制氢的功能,而且具有环境净化功能。
利用光催化材料净化空气和水已成为当今世界引人注目的高新环境净化技术。
太阳能转换效率是制约光催化技术走向实用化的关键因素之一，光催化材料的光响应范围决定了太阳能转换氢能的最大理论转化效率。
光催化领域经过40余年的发展和积累，正孕育着重大突破，光催化太阳能转换效率不断提高，光催化技术正处于迈向大规模应用的关键阶段，国际竞争十分激烈。
绿色建筑光催化材料二氧化钛研究进展
绿色建筑光催化材料二氧化钛研究进展随着社会经济的发展和人们对环境保护意识的提高，绿色建筑已成为一种趋势。
绿色建筑是一种可持续性建筑，其设计和建造考虑了减少对环境的影响，提高建筑能源效率，提高室内环境质量等因素。
绿色建筑需要使用环保、健康的建筑材料，而光催化材料二氧化钛是一种很有潜力的材料，能够用于室内和室外环境的净化。
二氧化钛具有很高的光催化活性，在受到紫外线或可见光照射时能够吸收水中的氧和有机物质、微生物，将其分解为CO2和H2O，从而达到清洁水和空气的目的。
二氧化钛的光催化能力是由于其表面具有活性位点，通过吸附反应活化两种物质，从而产生自由基，进而分解有机污染物，因此用于绿色建筑中的光催化材料是探索和应用的热点。
二氧化钛的催化性能可以通过修饰或改性来提高。
硫化二氧化钛、掺杂二氧化钛、纳米二氧化钛和复合二氧化钛等是目前研究的热点。
硫化二氧化钛的光催化性能比纯的二氧化钛更优秀，因为硫是一种与光催化反应有关的活性物质。
掺杂二氧化钛一般通过在其晶格中引入其他金属离子，从而形成掺杂二氧化钛。
掺杂的离子会影响二氧化钛的电子结构及其表面性质，可以提高催化性能，让其可使用于室内环境净化中。
纳米二氧化钛的光催化性能也比纯的二氧化钛更优秀，因为小尺寸的纳米颗粒有更大的比表面积和更短的电子传输路径。
在光照区域内，纳米二氧化钛能较好地吸收光线，提高了催化效率。
复合二氧化钛材料是指将二氧化钛复合到另一种材料中，如氧化锌、氧化铜等，可以增强催化性能，同时还可以对催化剂的电子能级结构有所调整，改进催化剂在光催化中的性能。
此外，改进二氧化钛的制备方法也为提高其光催化性能提供了新途径。
目前常使用的方法有溶胶-凝胶法、沉淀法和水热法等。
溶胶-凝胶法是一种干燥和烧结过程多的制备方法，可控性较好，且可以制备出更细致的二氧化钛微粒，通常能够得到更高的催化性能。
水热法是指以水为溶媒将反应物反应时制备二氧化钛的方法，该方法不需要多次烧结和洗涤，工艺简单，适用于制备较小颗粒的二氧化钛，并且可制备出不同形貌的二氧化钛粒子，如球形、链形、管状等。
mof光催化综述
mof光催化综述MOF光催化综述近年来，金属有机框架（MOF）作为一种新型催化剂材料，在光催化领域受到了广泛关注。
MOF光催化具有高效、可控和环境友好等优点，因此在能源转化、环境净化和有机合成等领域有着广阔的应用前景。
本文将综述MOF光催化的研究进展和应用，旨在为读者提供一个全面了解MOF光催化的视角。
我们将介绍MOF的基本概念和结构特点。
MOF是由金属离子（或簇）与有机配体通过配位键连接而成的晶体材料。
其具有高度有序的孔道结构和可调控的化学成分，为其在光催化反应中提供了良好的催化性能。
MOF材料的孔道结构可以用于吸附和传递反应物分子，从而提高光催化反应的效率。
我们将重点介绍MOF光催化在能源转化领域的应用。
MOF光催化在太阳能光电转化、水分解和二氧化碳还原等方面展示出了巨大的潜力。
例如，MOF材料可以作为光催化剂用于光电化学水分解，将太阳能转化为氢气和氧气。
此外，MOF光催化还可以应用于光催化还原二氧化碳，将其转化为有机化合物，实现CO2的高效利用。
然后，我们将讨论MOF光催化在环境净化领域的应用。
MOF材料具有高度有序的孔道结构和可调控的化学成分，使其在环境污染物的吸附和降解方面表现出优异的性能。
例如，MOF光催化剂可以用于光催化降解有机污染物，如有机染料和有机废水。
此外，MOF材料还可以用于吸附和释放气体污染物，如甲醛、苯等。
我们将介绍MOF光催化在有机合成领域的应用。
MOF材料作为催化剂可以在有机合成反应中发挥重要作用。
例如，MOF光催化剂可以用于光催化有机合成反应，如光催化氧化反应和光催化还原反应。
此外，MOF材料还可以作为催化剂的载体，用于固定其他催化剂，提高催化反应的效率和选择性。
MOF光催化作为一种新型催化剂材料，在能源转化、环境净化和有机合成等领域具有广阔的应用前景。
MOF材料的高度有序的孔道结构和可调控的化学成分为其在光催化反应中提供了良好的催化性能。
通过进一步的研究和开发，MOF光催化有望在解决能源和环境问题方面发挥重要作用。
半导体光催化剂研究进展简介
半导体光催化剂研究进展简介摘要：光催化技术是一种纳米技术。
光催化作用是有光催化剂参加的光化学过程。
因为有能够利用清洁能源、且反应条件简单、无二次污染的优点，光催化技术已经被广泛的应用到污水治理、空气净化、抗菌杀菌等生产生活的各个领域，被认为是最具开发前途的环保型光催化材料。
本文分别从光催化剂、半导体光催化、可见光响应光催化剂的研究进展三方面对半导体光催化剂做了简要的阐述，说明研究其的重要性。
关键词：光催化剂；半导体光催化；新型可见光响应1.引言光催化技术是在20世纪70年代诞生的基础纳米技术，在中国大陆我们会用光触媒这个通俗词来称呼光催化剂。
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动空气中的二氧化碳和水合成为氧气和碳水化合物。
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。
联合国将光触媒开发列为21世纪太阳能利用计划的重要组成部分。
世界上能作为光触媒的材料众多，包括二氧化钛(TiO2 ),氧化锌(ZnO),氧化锡(SnO2 ),二氧化锆(ZrO2 )，硫化镉(CdS)等多种氧化物硫化物半导体，其中二氧化钛(Titanium Dioxide)因其氧化水平强，化学性质稳定无毒，成为世界上最当红的纳米光触媒材料。
2.半导体光催化作用2.1 半导体光催化机理广泛的说,在光的作用下发生的化学过程,都属于光化学过程。
光催化作用也是光化学过程,其突出的特点在于这类光化学过程中,除了光的作用外,还要有光催化剂参加。
反应过程中光催化剂被光激发,加速反应的实行,而光催化剂本身的性质不会发生改变。
因为光催化剂为固体半导体,而反应介质通常为气相或液相,所以常将光催化称之为多相光催化或半导体光催化。
半导体在受到光子能量等于或大于其禁带宽度的光照射后载流子产生、迁移/复合和转化[1]。
2.2 半导体光催化活性的影响因素2.2.1 能带结构的影响因为光激发是半导体光催化反应的第一步骤，所以能否充分吸收利用太阳光并激发产生光生载流子是半导体光催化剂考虑的首要因素之一。
纳米光催化材料的研究进展
纳米光催化材料的研究进展纳米光催化材料是指以纳米尺度的材料为基础，利用光能催化化学反应的材料。
近年来，纳米光催化材料已成为研究热点，其在环境净化、能源转换、有机合成等领域有着广泛的应用前景。
本文将从纳米光催化材料的定义、发展历程，以及未来的研究方向等方面进行介绍，以期为读者全面了解纳米光催化材料的研究进展。
一、定义纳米光催化材料是指那些由具有特定形貌和尺寸的纳米结构组成的催化材料，其携带着特殊的光电学性质。
这些材料通常由金属纳米颗粒、纳米量子点、纳米线、纳米片等形态构成，其尺寸通常在几十纳米到几百纳米之间。
纳米光催化材料通过对光的吸收和电荷的转移，可以催化氧化还原、水分解、CO2还原等反应，具有高效、可控、可再生等特点。
二、发展历程纳米光催化材料的研究始于二十世纪末，当时人们开始意识到纳米结构材料的独特性质和应用潜力。
最早的纳米催化材料是TiO2纳米材料，它在光催化反应中表现出了优异的性能。
随着纳米技术的发展，人们对纳米光催化材料的研究不断深入，不仅发现了更多的光催化材料，还改善了它们的性能，并将其应用于环境净化、能源转换等方面。
目前，纳米光催化材料已经成为了研究的热点之一，相关领域的学术成果和应用成果层出不穷。
三、研究进展（一）纳米结构设计对纳米光催化材料的研究首先就是要设计合适的纳米结构。
在此方面，研究者们主要采用化学合成、物理制备等方法来合成金属纳米颗粒、纳米量子点等材料。
通过合理操控合成条件，可以获得不同形貌和尺寸的纳米材料，如球形、棒状、多面体等结构。
这些纳米结构的设计有助于提高光催化材料的光吸收效率、电子传输率等性能，从而提高催化活性。
（二）光电子性能调控纳米光催化材料的光电子性能是其催化性能的关键。
研究者们通过表面修饰、掺杂、合金化等手段来调控纳米材料的能带结构、表面活性位点等性质。
通过金属氧化物的掺杂可以调控其光生载流子的寿命，提高光催化活性；通过合金化可以拓宽光响应范围，提高光吸收效率。
钨酸铋基光催化材料的研究进展
第 １２期
吉亮亮，等：钨酸铋基光催化材料的研究进展
·４３·
钨酸铋基光催化材料的研究进展
吉亮亮，同 帜，马敏敏，高占尧
（西安６００）
摘要：钨酸铋（Ｂｉ２ＷＯ６）是一类具 有 非 金 属 含 氧 酸 盐 结 构 的 新 型 光 催 化 剂 材 料，其 具 备 高 稳 定 性、纳 米 结 构、高 催 化 性 能 等 优 点，但 Ｂｉ２ＷＯ６的带隙相对较大（２．７ｅＶ），只能吸收 ４５０ｎｍ以下的光。通过对 Ｂｉ２ＷＯ６的复合改性可以将其光吸收范围扩大，减少空穴电子对 的复合，从而改善材料的光催化活性。首先介绍 Ｂｉ２ＷＯ６的晶体结构和电子结构；其次对近几年 Ｂｉ２ＷＯ６ 基光催化材料的合成方法、形 貌特征光催化活性等方面的研究现状进行全面的综述分析；最后对 Ｂｉ２ＷＯ６基光催化材料的发展趋势进行了展望。 关键词：钨酸铋；材料制备；光催化 中图分类号：Ｏ６４３．３６；Ｏ６４４．１２ 文献标识码：Ａ 文章编号：１００８－０２１Ｘ（２０１８）１２－００４３－０８
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光催化材料研究进展20 世纪以来, 人们在享受迅速发展的科技所带来的舒适和方便的同时, 也品尝着盲目和短视造成的生存环境不断恶化的苦果, 环境污染日趋严重。
为了适应可持续发展的需要, 污染的控制和治理已成为一个亟待解决的问题。
在各种环境污染中, 最普遍、最重要和影响最大的是化学污染。
因而, 有效的控制和治理各种化学污染物是环境综合治理的重点, 开发化学污染物无害化的实用技术是环境保护的关键。
目前使用的具有代表性的化学污染物处理方法主要有: 物理吸附法、化学氧化法、微生物处理法和高温焚烧法。
这些方法对环境的保护和治理起重大作用, 但是这些技术不同程度的存在着或效率低, 不能彻底将污染物无害化, 产生二次污染, 或使用范围窄, 仅适合特定的污染物而不适合大规模推广应用等方面的缺陷[1]。
光催化氧化技术是一门新兴的有广阔应用前景的技术, 特别适用于生化、物化等传统方法无法处理的难降解物质的处理。
其中TiO2、ZnO、CdS、WO 3、Fe 2 O 3等半导体光催化技术因其可以直接利用光能而被许多研究者看好[2]。
1.1 TiO 2光催化概述1.1.1 TiO 2的结构性质二氧化钛是一种多晶型化合物,常见的n型半导体。
由于构成原子排列方式不同,TIO2在自然界主要有三种结晶形态分布:锐钛矿型、金红石型和板钛矿型。
三种晶体结构的TIO2中,锐钛矿和金红石的工业用途较广。
和锐钛矿相比,金红石的原子排列要致密得多,其相对密度、折射率以及介电常数也较大,具有很高的分散光射线的能力,同时具有很强的遮盖力和着色力,可用作重要的白色涂料。
锐钛矿在可见光短波部分的反射率比金红石型高,普遍拥有良好的光催化活性,在光催化处理环境污染物方面有着极为广阔的应用前景[3]。
1.1.2TiO2光催化反应机理半导休表面多相光催化的基本原理:用能量高于禁带宽度(Eg)的光照射半导体表面时,价带上的电子被激发,跃迁到异带上，同时在价带产生相应的空穴,这样就半导体内部生成电子(e-)—空穴（h+）随后,.电子-空穴对迁移到粒子表面不同位置、与吸附半导体表面的反应物发生相应的氧化或还原反应,同时激发态的二氧化钛重新回归到基态。
与电荷分离相逆的是电子-空穴对的复合过程,这是半导体光催化剂失活的主要原因。
电子-空穴对的复合将在半导体体内或表面发生,并释放热量。
1.1.3 TiO2催化剂的局限及改性途径作为光催化剂,虽然二氧化钛具有其他催化剂难以比拟的无毒、价廉以及稳定等优点。
但是目前二氧化钛光催化还存在着一些不足和局限,致使其不能再现实中得到大规模应用。
究其原因,主要在于二氧化钛催化剂对太阳光的利用率不高并且其量子产率太低。
锐钛矿相和金红石相二氧化铁的带隙分别为3.2eV和3.0 eV,对应的吸收阈值分别为420nm和380nm。
它们所吸收的光的波长主要集中在紫外区,而在照射到地球表面的太阳光中,紫外光部分所占的比例还不到5%。
从利用太阳能的角度来看,二氧化钛对太阳光的利用率较低,因此,如何缩小其带隙,利用可见光来激发价带电子,成为二氧化铁光催化研究的一个重要方向。
另一方面,半导体光催化剂的光生载流子的复合几率很高,导致了低量子产率。
常规Ti02半导体光催化剂的量子产率不到4%[4][5]。
目前,即使通过一些改性途径取得了一定进展,量子产率最高的催化剂也还在10%以下[6],远没有达到实际应用的需要。
综上所述,可以看出,二氧化钛研究和改性的两大目标就是:一是通过缩小二氧化钛的带隙或其他途径,增大催化剂对太阳光,尤其是可见光部分的吸收;二是抑制光生电子-空穴对的复合,以获得较高的光催化量子产率,提高光转换效率。
在此,我们介绍几种常见的二氧化钛光催化剂改性的方法[7]。
（a）贵金属沉积贵金属纳米颗粒沉积在二氧化钛半导体表面,有利于提高二氧化钛催化剂的活性。
Hiroshi Tsuji 等人[8]研究结果表明, 将Cu、Ag 负载在TiO2上形成Cu、Ag- TiO 2体系( 在400℃左右退火) 在降解甲基蓝时的光催化活性是没有负载的1.8倍。
Yuexiang Li 等[9]将Pt 负载在T iO2上面, 在降解EDTA 时同样光催化活性有了明显的提高。
Kun Cheng等[10]用超声的方法将Au纳米颗粒负载入T iO 2单晶中，形成Au/TiO2(001),在降解2,4-DCP的光催化活性上比其他没有负载的好很多，同时也比Au/TiO2(101)也高。
Zhenfeng Bian等[11]将Au纳米颗粒引入TiO2晶格中形成独特的内消旋结构的Au/MesoTiO2，其催化活性要比Au/P25提高很多。
(b)金属离子掺杂近二十年来,金属离子掺杂作为二氧化钛光催化改性的一种有效途径而得到广泛的研究[12-18]。
并以取得了重要的进展。
在半导体结构中引入微量杂质金属离子,就可能对其性质发生很大影响。
不同的金属离子掺杂产生的效果各不相同,有的金属离子的引入可以极大地提高二氧化钛的光催化活性,而另一些可能具有相反的效果。
choi等系统的研究了TIO2中21种过渡金属的掺杂效果,通过比较各催化剂在CHCl3:光催化氧化及CCl4光致还原反应中的表现,得出了光催化活性与掺杂金属原子的电子层结构有关,而其中具有闭壳层电子结构的金属原子对Ti02的光催化活性影响较小[19,20]。
(c)非金属元素掺杂非金属元素掺杂对二氧化铁光催化活性的影响的研究比较晚,但在近几年受到了广泛的关注。
有学者将之称为继纯Ti02和金属离子掺杂的二氧化钛之后的第三代光催化剂,也不无道理。
近几年,非金属掺杂二氧化铁光催化剂的研究取得了很大进展。
2001年,R.Asahi 等[21]发现通过氮掺杂二氧化钛,可以极大地提高Ti02的可见光活性。
并由此掀起了一股氮掺杂二氧化钛光催化剂的研究热潮。
ShaedU.M.Kham等[22]通过固体紫外-可见漫反射光谱测试表明,氮掺杂可以使Ti02的带隙从3.2eV缩小到2.32eV。
(d)复合半导体TiO2与其他半导体材料形成复合半导体,可以利用另一种半导体的能带结构来弥补Ti02的光学性能的不足。
对于复合半导体光催化剂,一般选择能带结构与Ti02交叉匹配度较合适的半导体与之复合。
这样既有利于材料增大材料的对光的吸收波长的范围,同时,电子与空穴在不同半导体能带上迁移,也有利于光生电子-空穴的传输与分离。
Kamat等[23]发现,对于CdS/Ti02复合半导体,量子尺寸效应在电子从CdS迁移至TiO2的过程中扮演着重要角色。
(e)表面修饰和敏化作用表面修饰主要是指通过修饰基团或表面处理,改变材料的表面电性、亲水性、吸附性能以及活性集团的数量等。
二氧化铁的表面修饰手段有包覆、敏化以及酸修饰等。
Anderson等[24]报道,在TiO2表面包覆Si02外壳,有助于提高二氧化铁染料电池的活性和寿命。
与Ti4+相比,Ti3+是一种更有效地光生电子界面转移位点。
使用H2等还原性气体对Ti02表面进行热还原处理,使得其表面的Ti3+含量大幅上升,产生合适的钛经基和Ti3+比例结构[25]。
研究表明通过超强酸修饰Ti02光催化剂,可以在Ti02表面增加强经基基团,有利于光催化反应[26]。
当然,表面修饰也可以在合成过程中进行。
在不同的合成体系中,或不同合成条件下,所得材料的形貌和结构有所不同的同时,材料的表面性能也有所差异。
敏化作用是指利用具有较好光吸收性能的敏化剂吸收光子形成激发态,然后将激发态电子传递给Ti02的导带,最后电子在Ti02表面与活性物种发生反应，利用敏化剂,可以克服二氧化钛的带隙过宽的缺点,延长材料的吸收波长,同时又能够保持二氧化铁的氧化电势[27]。
敏化剂可分为无机敏化和有机染料敏化。
Fitzmaurice等[28]发现,通过Agl敏化的Ti02催化体系中,电子-空穴对的寿命可延长至100微秒。
有机染料常用作敏化剂来提高Ti02的光学性质,并在染料电池中有广泛的应用[27]。
通常,有机染料通过官能团与二氧化钛相互作用,吸附于Ti02材料表面。
赵进才组[29]以茜素红染料为光敏化剂,以及TMPO为助催化剂,在可见光下以二氧化钛光催化芳香醇选择性氧化成酸的反应中,获得了良好的选择性和转化率。
作为敏化剂,需要满足一定的条件,首先,染料应有较高的光吸收效率及较宽的吸收带,能够吸收可见、近红外及红外光。
其次,染料的激发态应具有较长的寿命和较高的量子效率。
另外,染料的基态与激发态的电子结构应与二氧化钛的能带结构有较好的匹配度,以便于光生电子的传递。
目前研究较多的染料敏化剂有联批吡啶钌配合物系列、酞菁系列、叶绿素及其衍生物等。
2.1 ZnO,CdS,WO3,Fe2O3,MoSe等材料光催化概述2.21ZnO,CdS,WO3,Fe2O3,MoSe光催化反应机理ZnO,CdS,WO3,Fe2O3,MoSe等材料光催化降解有机污染物的机理与TiO2的降解机理类似[30]。
主要分为三个步骤：（1）当半导体材料被能量大于或等于其禁带宽度的光照射时，光激发电子跃迁到导带，形成导带电子（e-），同时价带留下空穴（h+）；（2）光生电子和空穴分别被表面吸附的O2和H2O分子等捕获，最终生成羟基自由基（·ＯＨ），，该自由基通常被认为是光催化反应体系中主要的氧化物种；③·ＯＨ氧化电位高达2.7eV，具有强氧化性，可以无选择性地进攻吸附的底物使之氧化并矿化．2.22ZnO,CdS,WO3,Fe2O3,MoSe等材料在光催化方面的改性对ZnO,CdS,WO3,Fe2O3,MoSe进行改性是目前解决以上问题的主要方法．许多研究表明，通过对ZnO,CdS,WO3,Fe2O3,MoSe纳米材料表面沉积贵金属、复合其他金属氧化物、掺杂无机离子以及载体负载等方法，可以扩展ZnO,CdS,WO3,Fe2O3,MoSe对光的响应范围，提高光催化性能及稳定性，大致与TiO2类似。
（a）贵金属沉积；Lu[31]等发现在ZnO中空球体表面沉积的Ag不仅可以作为电子库促进光生电子和空穴的分离，而且还提高了表面羟基的量，使之整体表现出更高的光催化活性．；Sano T[32]则认为贵金属本身就可以作为催化剂降解有毒有机污染物；Zheng[33]报道了贵金属修饰改变了半导体表面缺陷的浓度，从而提高了光催化活性的研究结果。
Choi[36]等分析了Au 修饰的WO 3薄膜的降解机制。
Sun[37]等也提出Ag/WO 3异质结的存在。
(b) 半导体复合单一半导体催化剂的光生载流子（ｅ－，ｈ＋）容易快速复合，导致光催化效率降低，而不同半导体的价带、导带和带隙能不一致，半导体复合可能产生能级的交错，有利于光生电子和空穴的分离，从而产生更多的活性氧化物种，同时可以扩展纳米ZnO,CdS,WO3,Fe2O3,MoSe等的光谱响应，因此复合半导体比单一半导体具有更好的光催化活性和稳定性．（c）离子掺杂金属离子的掺入可在半导体中引入缺陷或形成掺杂能级，影响电子与空穴的复合或改变氧化锌半导体的能带结构，从而改变ZnO,CdS,WO3,Fe2O3,MoSe的光催化活性．另外，许多过渡金属具有对太阳光吸收灵敏的外层ｄ电子，利用过渡金属离子对ZnO,CdS,WO3,Fe2O3,MoSe进行掺杂改性，可以使光吸收波长范围延伸至可见光区，增加对太阳光的吸收与转化．对大多数半导体，掺杂效应受到很多因素的影响，包括掺杂元素、掺杂浓度、掺杂离子的电子结构及能级位置等，对此人们进行了大量的研究。