光催化与锂离子电池讲义.pptVIP

光催化 锂离子电池;光催化 光催化的概念 光催化原理 二氧化钛光催化剂 光催化的应用与光解水制氢 ;何谓光催化净化？;从光合作用这种最简单的光催化反应，总结下一个光催化反应发生的三个基本条件：;  光触媒[PHOTOCATALYSIS] 光 [Photo=Light] + 触媒(催化剂)[catalyst]的合成词。光触媒是一种在光的照射下，自身不起变化，却可以促进化学反应的物质，光触媒是利用自然界存在的光能转换成为化学反应所需的能量，来产生催化作用，使周围之氧气及水分子激发成极具氧化力的 OH. 及 O 2 - 自由负离子。几乎可分解所有对人体和环境有害的有机物质及部分无机物质，不仅能加速反应，亦能运用自然界的定侓，不造成资源浪费与附加污染形成。 ;几种常用的光触媒;;当光能等于或超过半导体材料的带隙能量时，电子从价带(VB)激发到导带(CB)形成光生电子-空穴。 价带空穴是强氧化剂，而导带电子是强还原剂。 空穴与H2O或OH-结合产生化学性质极为活泼的自由基基团（ HO . ） 电子与O2结合也会产生化学性质极为活泼的自由基基团(.O2-, HO . 等) 空穴，自由基都有很强的氧化性，能将有机物直接氧化为CO2, H2O;其中，光催化分解反应机理如下：; 二氧化钛表面光致电子和光致空穴的产生与流向 ;导带;当以波长小于385nm的光照射TiO2表面时，价带电子能够被激发产生光生电子空穴对，同时激发态的导带电子和价带空穴又能重新合并，使光能以热能或其他形式散发掉，如下式所示： ;TiO2膜是由许多TiO2微小颗粒构成的呈交叉网状结构的多孔-微晶立体膜。膜的真实比表面很大，对光的吸收十分有利。;TiO2光催化降解的优点和不足;大都以汞灯为光源进行光催化降解，很少利用太阳光作为光源 悬浮型和负载型光催化反应器中催化剂和光源的利用率不高 光生电子-空穴对的转移速度慢，复合率较高，导致光催化效率低，反应转化率较低 通常只能用紫外光活化，太阳光利用率低; ;贵金属沉积;复合半导体;离子掺杂修饰 ; 表 光催化降解部分有机污染物;光催化技术应用领域; 1972年 Fujishi ma和 Honda 首次报道了可在以 TiO2为光阳极的光电化学电池中 , 用紫外光照射光阳极使水分解为 H2和 O2 , 这是具有“ 里程碑 ” 意义的一个重要发现 , 这预示着人们能利用廉价的太阳能通过半导体催化使水分解从而获得清洁的氢燃料。;光催化分解水的反应机理;半导体微粒要完全分解水必须满足如下基本条件： ①半导体微粒禁带宽度 即能隙 必须大于水的分解电压 理论值 1.23eV; ②光生载流子 (电子和空穴) 的 电位必须分别满足将水还原成 氢气和氧化成氧气的要求。具 体地讲 ,就是光催化剂价带的位 置应比 O2/H2O的电位更正 ,而 导带的位置应 比H2/H2O更负; ③光提供的量子能量应该大于 半导体微粒的禁带宽度 。 ;常见半导体材料的能带结构;半导体复合型光催化剂;层间插入CdS复合物光催化反应的电子迁移模型;在光催化剂 (CdS) 表面共担载 还原 (Pt) 和氧化 (PdS) 双组份 共催化剂，有效地解决了电子 和空穴的分离和传输问题，利 用牺牲试剂在可见光照射下取 得了93%的产氢量子效率，已 经接近自然界光合作用原初过 程的量子效率水平。由于氧化 共催化剂的担载有效地避免了 光催化剂的光腐蚀现象，使该 三元催化剂表现出很高的稳定 性，显示出重要的工业应用前 景。;;染料敏化光催化分解水制氢 染料敏化是利用太阳能的一个非常有效手段 , 在染料敏化的太阳能电池研究中取得了巨大的成就. 一些具有合适的氧化还原电位、 对可见光吸收效率较高的染料都可以应用到染料敏化光催化领域. 染料敏化半导体一般涉及 3个基本过程: 染料的吸附、 吸附态染料被激发、 激发态染料分子将电子注入到半导体的导带上。;; 锂元素的物理、化学性质 锂离子电池的工作原理与组装技术 正极材料 负极材料 电解质 电极材料研究方法 锂离子电池应用与展望; 锂元素的物理、化学性质 锂离子电池的工作原理与组装技术 正极材料 负极材料 电解质 电极材料研究方法 锂离子电池应用与展望; 锂元素的物理、化学性质;;锂与空气反应 4Li + O2 2Li + O2 锂与水反应 2Li + 2H2O 锂与卤素反应 2Li + F2 2Li + Cl2