光催化材料研究进展
光催化CO2还原技术及催化剂的研究进展
光催化CO2还原技术及催化剂的研究进展光催化CO2还原技术是一种能够将二氧化碳（CO2）转化为有用的碳源的方法，可以有效地减少CO2排放量并实现碳循环利用。
在该技术中，光催化剂起到关键的作用，可以通过吸收光能激发电子从而实现对CO2的光催化还原。
目前，光催化CO2还原技术的研究集中在两个方面：一是开发高效的光催化剂；二是优化催化体系。
在光催化剂的研究方面，许多催化剂已经被开发出来并显示出良好的催化性能。
金属氧化物是最常用的催化剂之一。
二氧化钛（TiO2）和氧化锌（ZnO）等金属氧化物可以利用它们的能带结构来吸收太阳光，并将其转化为电子和空穴，从而实现对CO2的催化还原。
还有一些复杂的多金属氧化物催化剂，如锡基氧化物（SnOx），也显示出优异的催化性能。
除了金属氧化物，一些有机和无机半导体材料也被研究用作光催化剂。
石墨烯、二硫化钼（MoS2）和二硒化钼（WS2）等材料，它们具有良好的光吸收和电子传输特性，可以有效地催化CO2还原反应。
在催化体系的优化方面，研究人员通过调控催化剂的晶体结构、表面缺陷以及载体材料等，来提高催化剂的光催化性能。
优化光照条件、反应温度、CO2浓度等也是提高催化效率的重要方法。
虽然光催化CO2还原技术在实验室中取得了一定的突破，但要将其应用于实际工业生产仍然面临着一些挑战。
光催化剂的稳定性是一个重要问题，因为长时间的光照会导致催化剂的性能衰减。
光催化剂的选择性也需要进一步提高，以提高对CO2还原产物的选择性。
大规模制备催化剂的方法和成本效益也需要进一步研究。
光催化CO2还原技术及其催化剂的研究已经取得了一定的进展，但仍然面临一些挑战。
为了实现该技术的工业化应用，需要进一步优化催化剂的设计、光照条件的控制以及反应体系的优化，以提高催化剂的稳定性和选择性。
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。
新型光电催化反应研究进展
新型光电催化反应研究进展随着环境污染问题日益严重，人们开始更加关注环保技术的研究和应用。
在这其中，光电催化反应技术是一种被广泛关注和研究的技术，它具有环保、高效、可持续等特点，被认为是未来环保技术的发展方向之一。
本文将介绍新型光电催化反应研究的进展和应用前景。
一、什么是光电催化反应技术光电催化反应技术是一种将光能转化成电能，并最终催化化学反应的技术。
其基本原理是光照射所激发出的光子，使得半导体表面的电子被激发，产生导电性，这些激发的电子和空穴在光电极表面不断传递，直到达到催化剂表面，从而使得化学反应发生。
光电催化技术可以应用于环境治理、化学合成、能源利用等领域。
二、新型光电催化反应研究进展1.纳米材料在光电催化反应中的应用光电催化反应技术中使用的光电极通常由半导体材料构成，而纳米材料作为半导体材料中的一种，因其具有较大的比表面积、可控性和可重复性等特点而被广泛应用。
目前，不同形状、尺寸的纳米材料如氧化锌纳米棒、二氧化钛纳米管等的光电催化反应能力也被不断研究和改善。
2.新型光催化剂的研究光催化剂是光电催化反应过程中需要的关键物质，目前已经发现许多光催化剂如Pt、Pd、Au等能够促进光电催化反应中一些关键步骤的发生。
近年来，很多科学家也致力于研究新型的光催化剂如红外光响应型催化剂、多金属催化剂等，以提高光电催化反应的效率和选择性。
3.光电催化反应在环境治理中的应用光电催化反应技术在环境治理中有着广泛的应用前景。
如：二氧化碳的催化还原、催化降解有机污染物、除臭、除烟霾和水处理等等。
例如，光电催化反应可以降解污水中的有机物，同时还能将其中的有害物质光解为更稳定的物质，从而避免污染的扩散。
三、新型光电催化反应技术的应用前景目前，光电催化反应技术的研究日渐成熟，其在环境治理、能源利用、化学合成等领域的应用前景非常广阔。
相比传统的环保技术，光电催化反应技术具有不需要使用大量的能量、反应过程中产生的固体废物量少等优点，将为人类未来可持续发展提供新的思路。
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。
光催化剂的研究现状和应用前景
光催化剂的研究现状和应用前景光催化技术是一种绿色环保的技术，以其高效、无污染等特点受到了越来越多的关注。
光催化剂是实现光催化技术的关键。
本文将对光催化剂的研究现状和应用前景进行探讨。
一、光催化剂的研究现状1. 金属氧化物光催化剂金属氧化物光催化剂是目前最常见的光催化剂之一。
一些具有特殊活性的金属氧化物，如TiO2、ZnO、Fe2O3等，通过光催化作用，能够分解有机物质和气体污染物。
这些光催化剂具有简单的合成方法、良好的稳定性、低成本等优点。
近年来，人们通过控制光催化剂的结构、表面性质、晶粒大小等因素来增强其催化作用，并引入了共掺、修饰等方法来改善其催化效果。
2. 复合光催化剂复合光催化剂指的是将多种催化剂进行组合，以提高光催化效率的一种方法。
一些研究人员通过将金属氧化物和碳材料、半导体材料等进行复合，可以有效地改善催化剂的光吸收、载流子转移和利用效率等性能。
例如，将TiO2和二氧化硅、氮化硅等进行复合，不仅可以减少光降解过程中的反应阻抗，还可以增加光催化剂的光吸收效率。
另外，石墨烯、半导体量子点等也被广泛应用于光催化剂的复合中，以提高其稳定性和催化效率。
3. 金属有机骨架光催化剂金属有机骨架材料是一种由金属离子和有机配体组成的多孔性材料。
它不仅具有良好的稳定性和可控性，而且具有高表面积和高光吸收率等特性。
一些研究表明，金属有机骨架材料在光催化剂中具有潜在应用前景。
例如，实验室中已经利用铂-2-羟基-1，4-苯二甲酸催化剂分解了甲醛等有机物，其催化效率较好。
此外，人们还在探索利用金属有机骨架材料设计功能化材料的方法，以开发出更高效的光催化剂。
二、光催化剂的应用前景1. 污染治理领域光催化技术在污染治理领域应用前景积极。
目前，利用光催化技术降解废水、处理空气污染物等已经成为一个热门研究方向。
尤其是一些易挥发的有机污染物，如苯、甲苯等，很难用传统的处理方法达到彻底分解的效果。
而光催化技术可以实现在室温下，快速地降解这些有机物质，具有明显的优势。
光催化剂还原CO2反应的研究进展和前景
光催化剂还原CO2反应的研究进展和前景摘要：近年来全球变暖成为了世界范围内十分突出的环境问题，而导致全球变暖的直接原因便是CO2排放。
本文对光催化剂还原CO2反应的研究进展进行了综合性的阐述，并对光催化剂还原CO2反应的前景进行了分析。
关键词：光催化剂CO2 研究发展引言从二氧化碳的化学性质来看，它并不属于活泼气体，其惰性较大，这就给活化二氧化碳带来了很大的困难。
在以往还原二氧化碳的过程中一般是通过加氢还原，但是在这个过程中需要加入大量的催化剂。
例如在二氧化碳甲烷化的过程中一般是使用金属作为催化剂如铁和镍等，另外二氧化硅和氧化铝也是良好的催化剂。
上述方法还原二氧化碳虽然具有较好的效果，但是相对而言需要较为严格的化学条件，同时还要耗费大量的氢气。
而通过光催化剂对二氧化碳进行还原其条件仅仅需要光照即可，并不需要还原气体。
光催化剂还原CO2并不会产生有害气体，也不需要消耗电能以及热能，操作也较为简便，不会带来二次污染。
从发展趋势来看光催化剂给二氧化碳还原带来了良好的技术支持，在未来光催化剂还原CO2将得到巨大的发展空间[1]。
一、光催化剂还原CO2反应机理分析在使用光催化剂对二氧化碳还原的过程中是利用光触媒来引发反应。
在这过程中光触媒具备了催化剂的作用，但是又与催化剂存在着一定的区别。
在光照射条件下它本身并不会出现变化，但是却能够促使新化学反应进行。
通过光能转换作用将光能转变为化学能以此来发挥催化作用。
目前二氧化钛是较为常见的光催化剂，在光照条件下二氧化钛中的价带电子将会被激活并产生跃迁活动，在光的激发条件之下会产生电子以及空穴，而因为产生的两者具有的还原性和氧化性的活性位点迁移至TiO2表面与表面吸附的CO2和H2O发生反应。
然而当空穴夺取水中的电子使其变成有强氧化型的HO·和H+，此时CO2作为电子受体被还原为强氧化型的二氧化碳负离子自由基，过程如下：H2O + h+ →HO· + H+CO2 + e- →·CO2-二氧化碳负离子自由基通过进一步与氢离子，光生电子结合生成甲酸等等碳氢化合物[2]。
光催化CO2还原技术及催化剂的研究进展
光催化CO2还原技术及催化剂的研究进展一、光催化CO2还原技术光催化CO2还原技术是利用半导体或光敏催化剂将太阳能转化为化学能，进而促进CO2的还原为有机物或燃料。
光催化CO2还原技术可以分为直接和间接两种方式。
直接光催化CO2还原是指在光照条件下，将CO2直接转化为有机物或燃料。
间接光催化CO2还原是先将光能转化为电能，然后利用电能再将CO2还原为有机物或燃料。
这两种方式都需要催化剂的参与才能实现高效的CO2还原反应。
二、光催化剂的分类及研究进展根据不同的光电催化体系和催化机理，光催化剂可以分为光生电子传输型光催化剂和光生电子洞传输型光催化剂。
光生电子传输型光催化剂的光催化机理是通过光生电子的传输和催化剂表面的化学反应来实现CO2还原，而光生电子洞传输型光催化剂则是通过电子洞的传输和表面还原反应来完成CO2的还原。
基于不同的催化机理和应用环境，目前关于光催化CO2还原的催化剂研究主要包括以下几类。
1. 单质光催化剂一些单质材料如二氧化钛（TiO2）、二硫化钼（MoS2）、氮化钛（TiN）等在光照条件下表现出优异的催化性能，可以将CO2转化为一些简单的碳氢化合物。
纳米结构的二氧化钛颗粒在紫外光照射下可以将CO2还原成CO和CH4。
而二硫化钼在可见光照射下也能催化CO2还原成甲烷等。
2. 半导体-金属复合光催化剂利用金属纳米颗粒修饰半导体表面可以有效提高光催化CO2还原的效率和选择性。
钯纳米颗粒修饰的二氧化钛催化剂可以将CO2选择性的还原为甲醛。
分子筛具有特定的孔道结构和表面活性位点，能够调控反应物在其表面的吸附和反应活性，因此在CO2光催化还原中具有重要应用价值。
研究表明，分子筛光催化剂在CO2还原过程中能够提高反应的选择性和稳定性。
有机-无机复合光催化剂结合了有机分子和无机纳米材料的优势，能够有效提高CO2的吸附和还原性能。
近年来，一些新型有机-无机复合光催化剂如共价有机框架（COF）和金属有机骨架（MOF）在CO2光催化还原中显示出了良好的催化性能和应用潜力。
铋基光催化材料的应用研究进展
第49卷第7期2021年4月广州化工Guangzhou Chemical IndustryVol.49No.7Apr.2021锤基光催化材料的应用研究进展吕振春(上海理工大学，上海200093)摘要：钮基光催化材料具有独特的层状结构、合适的带隙，可调的价导带位置，在环境与能源领域具有广阔的应用前景,是近年来被广泛研究的一类环境友好型新型光催化剂。
本文介绍了钮基光催化材料的种类，以及形貌调控构建异质结等结构调控方法，并总结了铤基光催化材料在污水处理及产氢等环境净化和能源转化领域的研究进展，最后对锤基光催化材料的未来进行了展望。
关键词：铤基光催化材料；光催化；能源转化中图分类号：06-1文献标志码：A文章编号：1001-9677(2021)07-0010-05 Research Progress on Application of Bismuth-based Photocatalytic MaterialsLV Zhen-chun(University of Shanghai for Science and Technology,Shanghai200093,China)Abstract:Bismuth-based photocatalysts have been widely studied as a new type of environment-friendly photocatalyst due to their unique layered structure,appropriate band gap,and adjustable valence band position in the field of environment and energy.The types of bismuth-based photocatalytic materials and structural adjustment methods such as morphology adjustment and construction of heterojunction were introduced,and the research progress on bismuth-based photocatalytic materials in the fields of environmental purification and energy conversion such as sewage treatment and hydrogen production was summarized.The future of bismuth-based photocatalytic materials was forecasted.Key words：bismuth photocatalysis material；photocatalysis；energy conversion社会发展所带来的环境安全问题正逐渐成为全球面临的最大挑战之一，在我国，环境安全问题已经引起政府的高度关注。
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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TiO 2 、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]。 1.1.2 TiO2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,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 iO 2 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。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．