光热协同增强氮化碳基光催化剂性能的研究文献综述

 2021-10-24 15:51:55

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石墨相氮化碳光催化剂性能、制备与应用的研究进展1. 引言日益严峻的全球能源短缺危机和环境问题正对人类社会的长期可持续健康发展造成严重威胁。

各国政府和科学家们正在努力寻找一种绿色技术以解决这个关乎人类福祉的全球性问题。

太阳能是应用前景最广阔的清洁能源之一,而能够有效利用太阳能的半导体光催化以其不可估量的优越性被公认为是一种经济、清洁、安全、可再生的前沿技术。

半导体光催化技术仅需要太阳光作为驱动力,选择合适的半导体作为光催化剂即可进行各种催化反应,例如分解水制氢[1][2]、CO2光催化还原[3]、有机污染物降解和矿化[4],甚至细菌消毒[5]等。

半导体光催化技术的研究起源于1972年Fujishima和Honda在TiO2电极上进行的光电化学分解水的开创性工作[6]。

此后,又有许多半导体被大量研究证实在紫外光或可见光照射下具有光催化效应,如ZnO[7]、SnO2[8]、Fe2O3[9]、Cu2O[10]、CdS[11]等。

由于可见光在太阳光谱中所占比重非常大,研究人员又针对可见光波段开发出了多种新型金属复合半导体光催化剂,例如固溶体In1xNixTaO4[12]和Ga1xZnxO1xNx[13]均能够在可见光波段相应,可用于光解水;同时,掺杂现有的半导体,如TiO2等,也可以将光催化剂响应范围延伸到可见光波段[14]。

光催化反应基本上都涉及三个过程:①光子吸收;②电子-空穴对的产生和分离;③催化表面反应[15]。

由此可见,光催化效率的提高应从上述三个步骤中入手。

然而,现有光催化剂存在光催化效率低的严重缺陷,致使其无法适应电荷载流子的快速重组。

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