半导体光催化研究进展
光催化剂钒酸铋BiVO4研究进展
Vol.6 No.2Apr. 2020生物化工Biological Chemical Engineering第 6 卷 第 2 期2020 年 4 月光催化剂钒酸铋BiVO 4研究进展陈锦森，刘咏鸽，陆建兵*（扬州大学环境科学与工程学院，江苏扬州 225000）摘 要：可见光催化剂钒酸铋（BiVO 4）是一种新式半导体光催化材料，因良好的催化特性而引起广泛关注。
基于此，阐述BiVO 4相关性质，总结常用制备方法，并对离子掺杂、复合和形貌调控等BiVO 4改性方法进行综述。
关键词：钒酸铋；光催化；改性中图分类号：TQ426.8 文献标志码：AA Brief Analysis on the Research Progress of Bismuth Vanadate BiVO 4Chan Jin-sen, Liu Yong-ge, Lu Jian-bing *(College of environmental science and engineering, Yangzhou university, Jiangsu yangzhou 225000)Abstract: visible light catalyst bismuth vanadate (BiVO 4) is a new kind of semiconductor photocatalytic material. Based on this, the related properties of BiVO 4 were described, the common preparation methods were summarized, andthe modification methods of BiVO 4 such as ion doping, compounding and morphology control were reviewed.Keywords: Bismuth vanadate; Photocatalytic; Modified引言环境污染已经成为当今世界的难题之一，自1972年Fujishima 等[1]研究出利用TiO 2电极光催化，可将水分解来制取氢气，在光催化领域内，这一里程碑式的研究成果，成为各国科学家研究光催化剂的开端。
光催化降解污染物技术研究进展
光催化降解污染物技术研究进展光催化降解污染物技术是一种新兴的环保技术，其原理是在特定的光催化剂和光照条件下，利用光催化作用将有害物质降解为无害的物质。
这种技术已经应用于水处理、大气污染控制、有机废气处理、环境材料等领域，取得了良好的效果。
一、光催化降解污染物技术的基本原理光催化降解污染物技术是一种在光照下利用催化剂催化有机污染物降解的环保技术。
它的基本原理是在催化剂的作用下，利用可见光、紫外光或其它光源对污染物进行光催化降解，将它们降解成无害的物质。
这种技术具有反应速度快、效率高、操作简单等优点。
在光催化过程中，催化剂起到了至关重要的作用。
光催化剂可以分为半导体光催化剂和非半导体光催化剂两种，其中半导体光催化剂是应用最广泛的光催化剂。
半导体光催化剂存在电子和空穴，并且可以吸收可见光和紫外光激发电荷对。
在催化剂的表面，电荷对会发生复合反应，产生自由基。
自由基随后与有机物质发生反应，催化降解有机物质。
这个过程被称为光催化反应。
二、光催化降解污染物技术的应用领域1. 水处理光催化降解污染物技术已经广泛应用于水处理领域。
在水处理中，光催化技术可以通过将污染物降解为无害物质，来减少污染物对水环境的影响。
在水处理领域里，光催化技术已经可以有效地处理水中有机物、无机盐、细菌等物质。
例如，纳米TiO2催化剂可以有效地降解水中的苯酚、甲醛、重金属等有害物质，从而减轻了水环境受到的污染压力。
2. 大气污染控制光催化技术也被广泛应用于大气污染的控制中。
在大气污染控制中，利用催化剂将空气中的有害物质降解为无害物质，通过氧化环节氧化气态有机物为二氧化碳和水，使空气污染达到控制的目的。
在大气污染控制中，光催化技术可以有效地降解空气中的NOx、SOx、VOC等污染物，尤其是在车用废气和室内介质空气治理等方面优势明显。
3. 有机废气处理光催化技术在有机废气处理中也有着良好的应用前景。
在有机废气处理中，光催化技术可以将有机废气中的有机物质降解为无害物质，对于涂料、印刷、及氟漆喷涂等领域污染治理有重要的意义。
光催化氧化技术研究进展
摘要： 光催化氧化技术作为一种污染治理技术， 具有能耗低、 无二次污染、 氧 化能力强的 特点， 日益 受到人们 的重视。本文 主要综 述了该技术的发展和研究现状、 纳米光催化剂的制备及作用机理、 光催化降 解的反应动力学， 指出了该 技术目前 存在的问 题和未 来的发展方向。 关键词： 光催化氧化； 污染治理； 进展 中图分类号： ;$#< 9 * ! ! ! ! ! 文献标识码： =! ! ! ! 文章编号： *##> % #"*; （ "##$ ） #’ %()#*#(+ ,( -",+,)’+’./+0) 120%’+0,( !#)"(,.,3/
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（ ?422@3@ 4A ?5@/1B7CD 06E F42@:G20C .6316@@C163，H163E04 I61J@CB17D 4A ):1@6:@ 06E K@:564243D，H163E04! ",,#&" ，?5160） $4 5+6 ’)+ ： L5474:0702D71: 4M1E07146 50B 077C0:7@E /4C@ 06E /4C@ 167@C@B7 16 C@:@672D D@0CB， N175 75@ 0EJ06703@B 4A 24N % @6@C3D :46BG/O7146 ， 64 B@:46E0CD O422G7146 ， 5135 0P1217D 4A 4M1E07146 7C@07/@67，06E @7:9 9 K5@ C@:@67 0EJ06:@B 4A O5474:0702D71: 4M1E07146 7@:564243D 1B BG//0C1Q@E 16 751B O0O@C ，16:2GE163 75@ /@:5061B/ 06E OC@O0C07146 4A 6064 % K1R" O5474 % :0702DB7B， 75@ S16@71:B 4A O5474:0702D71: E@3C0E071469 K5@ :GCC@67 OC4P2@/B 06E 75@ AG7GC@ E@J@24O/@67 4A 75@ 7@:564243D 0C@ E1B:GBB@E 02B49 7#/ 8,6%5： O5474:0702D71: 4M1E07146 ，O422G7146 7C@07/@67，0EJ06:@/@67 ! ! 随着科技的高速发展和人类文明的进步， 各种 易于控制， 催化材料易得， 运行成本低， 可望用太阳 环境污染越来越严重， 其中水污染尤为引起全球范 光为 反 应 光 源 等 优 点， 因而近年来受到广泛关 ［* ， "］ 围内的广泛重视。目前许多国家的地表水和地下水 注 。 ［< ］ 均受到不同程度的污染， 水污染物主要来自工业、 农 *-$" 年 UGV1B51/0 等 在 《 W07GC@ 》 上发表了 业以及生活污水。当前水处理中常采用的方法是物 “ .2@:7C4:5@/1:02 O4742DB1B 4A N07@C 07 0 B@/1:46EG:74C 化法和生化法， 具有工艺成熟， 易于大规模工业化应 @2@:7C4E@ ” 一文， 揭开 了 光 催化 氧 化 技 术 的序 幕。 ［ &］ 用的优点。然而， 这些方法只是将污染物从一相转 *-$, 年 ?C0@D 等发现， 在 K1R" 光催化剂存在的条 移到另一相， 或是将污染物分离、 浓缩， 并没有使污 件下， 多氯联苯、 卤代烷烃等发生了有效的光催化降 染物得到破坏而实现无害化。这不可避免地带来废 解。这一研究成果使人们认识到半导体催化剂对有 料和二次污染， 而且适用范围有限， 成本也比较高。 机污染物具有矿化功能， 同时也为治理环境污染提 近年来， 有关污染物治理研究方面已逐步转向化学 供了一种新方法， 立即成为半导体光催化研究中最 转化法， 即通过化学反应使污染物受到破坏而实现 ［ ’， ,］ 为活跃的领域 。近 <# 年来， 光催化氧化技术在 无害化。因而， 开发能将各种化学污染物降解至无 ［ $ X ** ］ 有机污染物处理方面得到了广泛的研究 ， 几乎 害化的实用技术 （ 尤其是污水处理和空气净化） 成 所有在水中可能存在的有机污染物都可被多相光催 为各国科研工作者的重要研究内容。 化氧化法降解并矿化。将光催化工艺与混凝、 生物 光催化氧化技术 （ L5474:0702D71: RM1E07146） 是一 处理等常规水处理工艺结合起来可达到优势互补的 种高级氧化技术 （ 0EJ06:@E 4M1E07146 OC4:@BB，=RL） 。 ［*"， *<］ 效果 。近年来， 人们围绕光催化剂活性的提高 光催化剂在光照的条件下能够产生强氧化性的自由 以及降低反应成本等方面进行了大量的研究， 相关 基， 该自由基能彻底降解几乎所有的有机物， 并最终 生成 T" R、 ?R" 等无机小分子， 加上光催化反应还具 文献每年都有 *’# 篇以上。 有反应条件温和， 反应设备简单， 二次污染小， 操作 *! 半导体光催化氧化原理
光催化材料的研究与进展
光催化材料的研究与进展洛阳理工学院 吴华光 B08010319 摘要 ： 光催化降解污染物是近年来发展起来的一种节能、高效的绿色环保新技 术．它在去除空气中有害物质 ,废水中有机污染物的光催化降解 ,废水中重金属污 染物的降解，饮用水的深度的处理，除臭，杀菌防霉等方面都有重要作用，但是 作为新功能材料，它也面临着很多局限性：催化效率不高，催化剂产量不高，有 些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他巨大 的发展潜力和市场利用价值，作为处理环境污染的一种方式，它以零二次污染， 能源消耗为零， 自发进行无需监控等优势必将居于污染控制的鳌头。
本文介绍了 一些关于光催化研究的制备与发展方向的思考，光催化正在以 TiO 2，ZnO 为主 导多种非重金属离子掺杂，趋于多样化的制备方法方向发展。
关键字 ：光催化 催化效率正文：光催化 （Photocatalysis ）是一种在催化剂存在下的光化学反应，是光化学与催 化剂的有机结合，因此光和催化剂是光催化的必要条件。
“光催化 ”定义为:通过 催化剂对光的吸收而进行的催化反应 （a catalytic reaction involving light absorption by a catalyst or a substrate 。
） 氧化钛（TiO 2 ）具有稳定的结构、优良的光催化性能及 无毒等特点，是近年研究最多的光催化剂，但是，TiO 2具有大的禁带宽度，其值为 3．2 eV ，只能吸收波长 A ≤387 11111 的紫外光， 不能有效地利用太阳能， 光催化或能量转换效率偏低， 使它的应用受 到限制。
因此， 研制新型光催化剂、 提高光催化剂的催化活性仍是重要的研究课 题 [1] 。
复合掺杂不同半导体， 利用不同半导体导带和价带能级的差异分离光生载 流子，降低复合几率，提高量子效率，成为提高光催化材料性能的有效方法 [2-5] 。
BiOCl光催化改性的研究进展
BiOCl光催化改性的研究进展黄文师;孙莹;王蕾;宁玉平;宋平;王聪【摘要】As a new type semiconductor photocatalyst,BiOCl shows good photocatalytic activity. Due to its spe-cial layered structure and electronic property,BiOCl has great potential applications in the field of environmental protection,clean energy and chemical industry. In this paper,the research progress of BiOCl photocatalyst modifica-tion has carried on the research discussion,including material surface morphology control,ion doping,semiconductor compound,elemental carbon modification and oxygen vacancy. We also discussed the effect of crystal exposure con-trol on reducing energy band,the various explorations on increasing the light wavelength response,improving the uti-lization efficiency of sunlight,reducing photoinduced electron-hole pairs.%BiOCl作为一种新型半导体光催化剂表现出良好的光催化活性,其特殊的层状结构和电子性质决定了其在环境保护、清洁能源、化学工业等领域有很大应用潜力.本文对国内外有关光催化剂BiOCl改性的研究进展进行了调研探讨,包括材料表面形貌调控、离子掺杂、半导体复合、碳单质修饰、氧空位等对BiOCl物性的影响.也探讨了晶体暴露面的控制对降低BiOCl禁带宽度的作用,以及增加光响应波长,提高太阳光的利用率,减少光生电子-空穴对复合的各种探索.【期刊名称】《合成材料老化与应用》【年(卷),期】2018(047)001【总页数】7页(P112-118)【关键词】BiOCl;光催化;改性【作者】黄文师;孙莹;王蕾;宁玉平;宋平;王聪【作者单位】北京航空航天大学凝聚态与材料物理中心,北京100191;北京航空航天大学凝聚态与材料物理中心,北京100191;北京航空航天大学凝聚态与材料物理中心,北京100191;北京航空航天大学凝聚态与材料物理中心,北京100191;北京航空航天大学凝聚态与材料物理中心,北京100191;北京航空航天大学凝聚态与材料物理中心,北京100191【正文语种】中文【中图分类】O643.36为了解决日益增长的能源需求与有限的化石燃料之间的矛盾，以及伴随着二氧化碳排放带来的环境问题，寻找可再生和无污染的能源已经迫在眉睫。
ZnS光催化剂的研究进展
ZnS 光催化剂的研究进展石家庄铁道大学，材料科学与工程学院，河北省交通工程材料重点实验室，石家庄050043河北崔亚楠，苏俊章*，贾云宁，张咪，佟鑫，郭钰东【摘要】硫化锌(ZnS)是一种半导体型纳米光催化剂。
因其在抗氧化与水解方面具有较好的化学稳定性，同时具有明显的光电效应，因此，在制备太阳能电池、光敏电阻、污水降解、水解制氢等方面具有独特的优势。
本文重点讨论了半导体型ZnS纳米晶体的合成方法、结构组成和光催化应用的最新进展。
【关键词】ZnS；光催化剂；降解；水解制氢引言ZnS是一种独特的II-VI族半导体光催化剂，由于其形貌多样、物理和光催化性能优异，受到了世界各国学者的广泛研究。
传统意义上，ZnS具有显著的多功能性，可用于多种新型应用，例如发光二极管(LED)、电致发光、传感器、激光器和生物设备等[1]。
与此同时研究发现，ZnS主要以两种结晶形式存在，一种为立方体晶型(闪锌矿)，一种为六角形晶型(纤锌矿)。
在两种晶体形式中，Zn和S的配位几何形状是四面体晶系，它们的带隙分别为3.72 eV和3.77 eV [1]。
由于ZnS仅在紫外光区域响应(λ<340 nm)，因此，研究人员通过减小其禁带宽度，拓宽光响应范围，制备出具有高效光催化性能的可见光驱动的ZnS基光催化剂。
通过制备具有纳米结构的ZnS，可以改善其光催化活性，从而用于多种光催化技术，如卤代苯衍生物的光还原脱卤、CO2的光催化还原、有机污染物的光催化降解、以及光催化水解制氢技术[2]。
此外，ZnS具有许多独特的优势，例如优异的电子传输性能、良好的热稳定性、高电子迁移率、无毒性和相对较低的成本。
为此，各国学者对ZnS进行了许多改进研究，如金属或非金属元素掺杂、染料敏化、复合半导体和形成表面缺陷等[3,4]，以期开发出宽太阳光谱相应的可见光活性光催化剂。
因此，在基础研究和实际应用中，具有不同形貌的ZnS纳米结构将会受到广泛关注。
本文侧重于对ZnS光催化剂的合成方法以及光催化应用的讨论与总结。
半导体催化剂的催化作用及光催化原理
半导体催化剂的催化作用及光催化原理在催化反应中，光生电荷对能够参与氧化还原反应。
当光生电荷对接
触到与其能级相匹配的吸附分子时，会发生电子转移或电荷转移反应，从
而发生催化反应。
例如，在光催化水分解反应中，半导体催化剂的导带上
的电子可以转移给水分子，从而产生氧气和阳极上的氢气。
半导体催化剂具有许多独特的催化性能和催化机理。
首先，光催化是
在光照条件下进行的，因此可以实现可见光催化反应，而传统的金属催化
剂主要是在紫外光条件下进行催化反应。
其次，半导体催化剂具有较高的
选择性，可根据半导体的带隙能级来调节反应的选择性。
此外，由于半导
体催化剂表面的电子和空穴在催化反应中发生迁移和再结合，因此具有较
低的电子转移阻抗，有利于催化反应的进行。
半导体催化剂的应用范围非常广泛。
在环境保护领域，半导体催化剂
可以用于光催化降解有机污染物、光催化水处理和空气净化等方面。
在能
源转化领域，半导体催化剂可以用于光催化水分解产氢、光催化CO2还原
产燃料等方面。
在有机合成领域，半导体催化剂可以用于光催化有机反应、光催化有机合成等方面。
总之，半导体催化剂是一种具有独特催化性能和催化机理的催化剂，
利用光-电化学原理实现催化反应。
其在环境保护、能源转化和有机合成
领域具有广泛的应用前景，是绿色环保催化剂研究发展的重要方向。
《光催化技术》课件
要点二
详细描述
自20世纪70年代起，科学家开始对光催化技术进行基础研 究，探索其反应机理和光催化剂的制备方法。随着技术的 不断发展，光催化技术逐渐进入技术研发和应用探索阶段 ，开始应用于实际的环境污染治理和能源利用领域。近年 来，随着环保意识的提高和技术的不断进步，光催化技术 已经进入了产业化阶段，成为一种具有广泛应用前景的环 保技术。
光催化过程中，空穴与水反应生成羟基自由基，羟基自由基具有强氧化性，可氧化分解有 机物。
催化剂的作用与分类
催化剂的作用
催化剂在光催化反应中起到关键作用 ，可降低反应活化能，提高反应速率 。
催化剂的分类
根据光催化反应中使用的催化剂类型 ，可分为金属氧化物、硫化物、氮化 物等。
催化剂的活性与稳定性
催化剂活性
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光催化技术的原理
光催化反应的原理
半导体光催化反应
光催化技术基于半导体的光致电子跃迁原理，当光子能量大于半导体能带隙时，半导体内 电子受激发跃迁至导带，同时产生空穴，形成光生电子-空穴对。
电子-空穴对的作用
光生电子和空穴具有强还原和氧化能力，可参与氧化还原反应，将有机物转化为无害物质 。
羟基自由基的生成
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光催化技术的应用实例
光催化技术在污水处理中的应用实例
总结词
光催化技术能够将有机污染物分解为无害物质，具有高效、环保的优点，在污水处理领域具有广泛的 应用前景。
详细描述
光催化技术利用光能激发催化剂，产生具有强氧化性的自由基，能够将有机污染物分解为无害物质， 从而达到净化水体的目的。在污水处理中，光催化技术可以用于处理工业废水、生活污水等各类水体 ，有效降低污染物浓度，提高水质。
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