光催化背景光催化技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)光催化原理光催化降解染料和光解水光催化技術(shù)發(fā)展前景光催化背景1

20世紀(jì)以來(lái)，人類(lèi)在享受迅速發(fā)展的科技所帶來(lái)的舒適和方便的同時(shí)，也品嘗著盲目和短視造成的生存環(huán)境不斷惡化的苦果，從上半葉震驚世界的“八大公害事件”到近年來(lái)發(fā)現(xiàn)的全球變暖、臭氧層破壞和生物多樣性的消失；從上海爆發(fā)的“甲肝”事件到20世紀(jì)70年代末使全世界為之恐慌的“瘋牛病”和“二噁英事件”，都是20世紀(jì)環(huán)境惡化的直接結(jié)果，而環(huán)境污染的潛在影響遠(yuǎn)不止于此，已嚴(yán)重地威脅著人類(lèi)的繼續(xù)繁衍和生存。光催化技術(shù)背景20世紀(jì)以來(lái)，人類(lèi)在享受迅速發(fā)展的科技所帶2光催化研究課件3

所以，控制污染、保護(hù)環(huán)境，實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展是全人類(lèi)的迫切愿望和共同心聲，在各種環(huán)境污染中，最普遍、最主要和影響最大的是化學(xué)污染，因而，有效地控制和治理各種化學(xué)污染物對(duì)構(gòu)成人類(lèi)生存最基本的水資源、土壤和大氣環(huán)境的破壞是環(huán)境綜合治理中的重點(diǎn)，開(kāi)發(fā)能把各種化學(xué)污染物無(wú)害化的實(shí)用技術(shù)是環(huán)境保護(hù)的關(guān)鍵。所以，控制污染、保護(hù)環(huán)境，實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展是全人類(lèi)4

目前使用的具有代表性的化學(xué)污染處理方法主要有：物理吸附法、化學(xué)氧化法、微生物處理法和高溫焚燒法，這些方法對(duì)環(huán)境的保護(hù)和治理起了重大作用。目前使用的具有代表性的化學(xué)污染處理方法主要有：物5

但是這些技術(shù)不同程度地存在著或效率低，不能徹底將污染物無(wú)害化，易產(chǎn)生二次污染；或使用范圍窄，僅適合特定的污染物；或能耗高，不適合大規(guī)模推廣等方面的缺陷因而，開(kāi)發(fā)高效、低能耗、適用范圍廣和有深度氧化能力的化學(xué)污染物清除技術(shù)一直是環(huán)保技術(shù)追求的目標(biāo)。光催化技術(shù)就是在這樣的背景下從20世紀(jì)年代逐步發(fā)展起來(lái)的一門(mén)新興環(huán)保技術(shù)。但是這些技術(shù)不同程度地存在著或效率低，不能徹底將6光催化的優(yōu)點(diǎn)：

由于光催化技術(shù)可利用太陽(yáng)能在室溫下發(fā)生反應(yīng)，比較經(jīng)濟(jì)；光催化劑，自身無(wú)毒、無(wú)害、無(wú)腐蝕性，可反復(fù)使用；可將有機(jī)污染物完全礦化成無(wú)機(jī)離子，無(wú)二次污染，所以有著傳統(tǒng)的高溫、常規(guī)催化技術(shù)及吸附技術(shù)無(wú)法比擬的誘人魅力，是一種具有廣闊應(yīng)用前景的綠色環(huán)境治理技術(shù)。光催化的優(yōu)點(diǎn)：由于光催化技術(shù)可利用太陽(yáng)能在室溫7光催化原理

光催化是一種利用新型的復(fù)合納米高科技功能材料的技術(shù)，它是一種低溫深度反應(yīng)技術(shù)，光催化劑納米粒子在一定波長(zhǎng)的光線照射下受激生成電子—空穴對(duì)，空穴分解催化劑表面吸附的水產(chǎn)生氫氧自由基，電子使其周?chē)难踹€原成活性離子氧，從而具備極強(qiáng)的氧化—還原作用，將光催化劑表面的各種污染物摧毀。

光催化原理光催化是一種利用新型的復(fù)合納米高科技功8光催化原理圖光催化原理圖9光催化材料

光催化所用的材料多種多樣，但是最為著名和研究最為徹底的是納米二氧化鈦。光觸媒在太陽(yáng)光的照射下能產(chǎn)生羥基自由基、超氧自由基等活性物種，因而具備抗菌、除臭、油污分解、防霉防藻、空氣凈化的作用。

光解水制氫與光解水制氧就是一種利用光催化原理使水分解產(chǎn)生氫氣與氧氣的過(guò)程，目前此項(xiàng)目還處于實(shí)驗(yàn)階段。光催化材料光催化所用的材料多種多樣，但是最為著名和研10光降解染料和光解水光降解染料（降低能壘反應(yīng)）：此類(lèi)反應(yīng)的△G<0，反應(yīng)過(guò)程不可逆，這類(lèi)反應(yīng)中在光催化劑的作用下引發(fā)生成O2-、OH·、和H+等活性基團(tuán)光解水（升高能壘反應(yīng)）：水分解生成H2和O2則是高能壘反應(yīng)，該類(lèi)反應(yīng)的△G>0(△G=237kJ／mol)，此類(lèi)反應(yīng)將光能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能。要使水分解釋放出氫氣，熱力學(xué)要求作為光催化材料的半導(dǎo)體材料的導(dǎo)帶電位比氫電極電位EH+/H2稍負(fù)，而價(jià)帶電位則應(yīng)比氧電極電位Eo2/H2O稍正。光降解染料和光解水光降解染料（降低能壘反應(yīng)）：此類(lèi)反應(yīng)的△G11光解水原理

光輻射在半導(dǎo)體上，當(dāng)輻射的能量大于或相當(dāng)于半導(dǎo)體的禁帶寬度時(shí)，半導(dǎo)體內(nèi)電子受激發(fā)從價(jià)帶躍遷到導(dǎo)帶，而空穴則留在價(jià)帶，使電子和空穴發(fā)生分離，然后分別在半導(dǎo)體的不同位置將水還原成氫氣或者將水氧化成氧氣.光解水原理光輻射在半導(dǎo)體上，當(dāng)輻射的能量大于12光催化技術(shù)的前景發(fā)展

1、能源和環(huán)境是人類(lèi)在21世紀(jì)所面臨的兩大問(wèn)題,半導(dǎo)體光催化材料在解決環(huán)境污染和能源短缺方面有著巨大的應(yīng)用前景。2、然而傳統(tǒng)的光催化材料,如研究較多的TiO2、ZnO和ZnS等都是寬禁帶光催化劑,只能被紫外光所激發(fā)。而紫外光只占太陽(yáng)光能量的大約4%,相反可見(jiàn)光則占太陽(yáng)光能量的約46%。3、因此研究和開(kāi)發(fā)可見(jiàn)光響應(yīng)的光催化材料是目前亟待解決的關(guān)鍵問(wèn)題。金屬硫化物被認(rèn)為是優(yōu)良的可見(jiàn)光光催化劑,其合適的價(jià)帶導(dǎo)帶位置使得金屬硫化物在光催化氧化和光分