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文 献 综 述1.光催化研究背景当下是一个人类大发展的时期,随着第四次工业革命的兴起,人类必须面对越来越严重的发展问题即能源不足和环境污染这两个难以解决的问题。
人类活动所消耗掉的大多数为不可再生的能源,与此同时人们又向环境中排放各种污染物,这样不仅污染了环境,还会对人类健康造成威胁,其中对于环境及人的健康影响最严重的当属有机污染物[1-2]。
随着这些问题的日益严重,研究解决这两个问题的办法迫在眉睫,经过不断的研究我们发现光催化技术可以解决这些问题,光催化技术就是一个利用光的能量来促进化学反应进行的一个过程,光催化的能量来源是光而不是其他,这就十分符合利用太阳能生产绿色能源及燃料这一观念且由于光催化特性使得光催化剂在一些例如:污染处理、杀菌消毒以及环保涂料等领域皆有其用途。
我相信,在未来光催化技术将会被发掘出更多的用法,被灵活的使用在各种用途上。
因此,光催化技术在各个领域中也越来越受到广泛的关注,光催化技术不仅可以有效的分解有机污染物,缓解当下严重的环境污染情况,而且光催化技术可以通过光催化反应分解水生成氢,而氢气作为绿色燃料能够有效解的解决能源不足的问题。
光催化技术具有一系列优点,例如:高速反应速度,高分解效率,轻度反应条件,低反应能量消耗[3]。
为了达到绿色可持续发展计划,要想利用光催化降解污染物生产绿色能源,则需要一种在催化环境里稳定、难以被腐蚀且对人体对环境无毒害的光催化剂。
在众多具备光响应能力的材料中,纳米TiO2满足上述需求,它代价低廉、对人体无毒害且不易起化学反应还可循环使用,它可以在可见光照的前提下将有污染的大分子有机物分解成无污染的碳酸气和水。
但TiO2仍然有其不足之处,TiO2的禁带较宽,对于除紫外之外的可见光的利用率较低,只能吸收波长在400nm以下的紫外光,而在可见光中大部分波长较长的光则无法被其吸收形成光响应,除此之外TiO2的吸收光电子形成的光生电子和空穴在分离的同时仍然存在着复合的情况,光生电子与空穴的重组是非常不利于其进行光响应进而发生反应的。
因此,为了提高TiO2的光反应能力,近年来出现了许多方法将其进行改性,希望能解决上述问题提高TiO2的光催化性能,例如:对其进行结构上的设计、使用金属或者非金属离子的掺杂法、在催化剂表面沉积贵金属的贵金属沉积法和通过与其他半导体复合等办法,这些方法都能有效的提高TiO2光催化剂的光催化效率[3]。
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