光催化材料.pptxVIP

光催化材料; 前言;常见TiO2材料;半导体在光激发下，电子从价带跃迁到导带位置，以此，在导带形成光生电子，在价带形成光生空穴。利用光生电子-空穴对的还原氧化性能，可以降解周围环境中的有机污染物以及光解水制备H2和O2。 高效光催化剂必须满足如下几个条件：（1）半导体适当的导带和价带位置，在净化污染物应用中价带电位必须有足够的氧化性能，在光解水应用中，电位必须满足产H2和产O2的要求。（2）高效的电子-空穴分离能力，降低它们的复合几率。（3）可见光响应特性：低于420nm左右的紫外光能量大概只占太阳光能的4%，如何利用可见光乃至红外光能量，是决定光催化材料能否在得以大规模实际应用的先决条件。常规anatase-type TiO2 只能在紫外光响应，虽然通过搀杂改性，其吸收边得以红移，但效果还不够理想。因此，开发可见光响应的高效光催化材料是该领域的研究热点。只是，现在的研究状况还不尽人意。 ;目前制备纳米TiO2的方法主要有固相法、气相法和液相法。液相法，主要有溶胶一凝胶法(Sol—Ge1)、化学沉淀法和水热合成法。最常用的方法是溶胶一凝胶法。 溶胶一凝胶法是利用钛醇盐在无水乙醇溶液中进行酸性水解得到凝胶体。在不同的温度下煅烧可得到不同晶型的TiO2。目前使用干燥凝胶的方法有超临界CO2干燥法和超临界乙醇干燥法。SR Dhage等将TiO2和柠檬酸的混和物在水浴中加热形成凝胶。当凝胶在623 K分解时可以生成锐钛型的TiO2粉末，当温度高于773 K时锐钛型会转变成金红石型。Dong—Seok Seo等将TiOC12与NH3·H2O反应生成的氢氧化钛在沸水或在60℃ 的HC1溶液中老化24 h。研究发现通过改变老化的条件可以控制TiO2晶体的类型和颗粒的形状。;在沸水中老化的粉末表征结果表明其为锐钛型，并且是由粒径为20 nm的球形颗粒组成。当在HC1溶液中老化氢氧化钛时实验结果发现是当HC1浓度为0．1和0．5 mol／L时可以生成锐钛型粉末，而在2 mol／L时只可以生成金红石型粉末。Robson Fermandes de F aS以钛酸丁酯为前躯体，分别在水、饱和KC1、CaC12、NiC12、Co．C12、MnC12中使用Sol—Gel法制备出了不同晶型的TiO2粉末。;降解有机废水 有机废水对环境的影???最为严重,例如:染料废水、农药、卤代有机物、表面活性剂等,其特点是普通的方法难以降解,在环境停留的时间长。最近几年,研究光催化反应降解有机废水的报道很 多。它们都可以用光催化剂在有条件的光照下逐步分解为CO2、H2O与简单的有机物等。李耀中等[28] 通过光催化降解三类难降解的有机工业废水(印染废水、制药废水、农药废水),取得了较好的效果。多数实验条件下150min后三类废水的COD去除率大于70%,BOD5/COD值提高到0.4以上。张新荣等用附载光催化的方法降解有机磷农药,敌百虫的降解率达80%。Hidaka等对表面活性剂的降解做了系统的研究。实验表明,含苯环的表面活性剂比仅含烷基或氧烷基的更容易降解实现无机化,直链部分降解比较慢。;其他方面应用 除以上光催化降解有机外,光催化材料具有的超亲水性能,使其表面不能与油污等牢固结合,故其表面有防尘、防污、防雾、易干等功能。在陶瓷表面镀有一层光催化材料,在紫外灯或太阳光的照射下产生催化作用,可以分解有机物和除臭等功能,从而达到洁净的效果。日本的TOTO公司已经在世界上首次开发出自洁建筑卫生陶瓷。另外,光催化材料的氧化作用可以杀死细菌,其原理一般认为光催化产生的空穴和形成于表面的氧离子表面态能与细菌组织进行生化反应,导致细菌的死亡。光催化材料制备的卫生陶瓷表面在室内荧光灯照射下,1h之内可以杀死 99%附着的细菌,因此光催化卫生陶瓷有很好的应用前景。;在看文献中发现，超细TiO2的制备，大多数工作是在高消耗或高污染的代价下完成的，而光催化技术的许多研究针对环境保护进行的，在研究一种环境保护的同时却在污染者另一种环境，这种尴尬的局面在我们今后的工作中要尽力避免。 尽管在前进的道路上布满了荆棘，但是我们相信在不久的将来，这一领域在无数研究者的努力下，将会有更加美好、灿烂的明天。 ;THANKS