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光催化材料的研究与进展 洛阳理工学院 吴华光 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TiO2 ，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(acatalytic reactioninvolving light absorption byacatalystorasubstrate)。氧化钛(TiO )具有稳定的结构、优良的光催化性能及 2 无毒等特点，是近年研究最多的光催化剂， 但是，TiO 具有大的禁带宽度，其值为3．2 eV，只能吸收波长A 2 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 [1] 题 。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 [2-5] 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 。 与一元氧化物如TiO2 和ZnO 等光催化剂相比， 复合氧化物光催化剂，如 ZnO- SnO TiO -SnO 和WO3-TiO 等体系具有吸收波长更长和光催化效率更 2 2 2 2 高等特点因而成为研究热点. 一、常用的光催化剂的制备方法 （一）水热合成法。 热合成反应是在特制的密封容器中（能够产生一定的压力），以水溶液作为 反应介质，通过对反应体系加热或接近其临界温度而产生高压，从而进行材料的 合成与制备的一种有效方法。 （二）溶剂热合成法 溶剂热合成技术是在水热法的基础上，以有机溶剂代替水作为介质，采用类 似水热合成的原理制备纳米材料，极大的扩展水热法的应用范围。 （三）溶胶凝胶法- 溶胶凝胶法是一种制备超微粉体的有效方法，近年来备受重视。它是利用金 属无机盐或醇盐水解构成溶胶-凝胶，在经过热处理可以得到超微粉体。该反应 过程易于控制，热处理温度低，水解反应可以均匀和分步发生并能达到原子或分 子水平，非常适合于高活性复合组分粉体或者陶瓷粉体的制备。 （四）超声化学制备法 超声波化学( sonochemistry)又叫做声化学 它的原理来自于声空化, ( cavitation) , 是通过声空化提高反应产率和引发新的化学反应的学科, 是声能 量和物质之间一种很独特的相互作用。 （五）微乳法 微乳法是利用两种互不相溶的溶剂在表面活性剂的作用下形成一个均匀的 乳液，从乳液中析出固相，可使成核、生长、聚结、团聚等过程局限在一个微小 的球形液滴内，从而可形成纳米级的球形颗粒，同时避免颗粒之间进一步团聚。 这一方法的关键之一，是使每个含有前驱体的水溶液滴被一连续油相包围， 前驱体不溶于油相中，即形成油包水（W/O）型乳液。这种非均相的液相合成法， 具有粒度分布较窄且容易控制等特点。 目前，水热法是其中最为常用的方法，因其具有简单的操作过程，适宜的条 件，设备简单只需要一只聚四氟乙烯内衬的不锈钢反应釜，将反应物混合搅拌之 后加入其中，设定反应条件即可进行反应。 总之，各种处理方法都有自己的优缺点。目前光催化氧化法是使用较为广泛 的处理方法。以半导体粉末为催化剂的光催