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houhonghao

金虫 (正式写手)

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[交流] 光触媒杂谈

笔者11年来到日本，12年开始从事一些关于光触媒的课题，本科，硕士，博士阶段都有幸在长冈技术科学大学度过。从事光触媒的研究已经有差不多5年时间了，从刚进研究室的《用光触媒除去水中的重金属》到现在的《利用光触媒全解水》，也算是对光触媒多少有点儿认识了。这篇文章会持续更新，内容也就是杂谈了，想到哪里说到哪里。

杂谈1.利用光触媒除去水中重金属，重金属被反应的场所？

这是前几天在坛子里回复过的一个主题http://muchong.com/bbs/viewthread.php?tid=10787080
在这里补充一点，笔者以前读过一篇文章，文章中提到了关于重金属Pb的生成场所，文章指出他们所观察到的Pb不仅仅在附着在颗粒的表面，在石英玻璃的照射口附近也会有析出。关于石英玻璃照射口也会析出金属Pb的问题，笔者也难以理解，但是文章中陈述的应该是事实。直到拜读了李灿院士的论文，关于石英玻璃具有产氢效果的文章，也就不难理解Pb为什么会在石英玻璃的表面附着了，当然Pb是在石英表面附着了，而不是溶液中。在催化的领域里，对于任何反应都会遵循吸着・反应・脱离这三个过程的，相信对于光催化也不例外，毕竟电子与空穴的寿命实在太短了，让他们没有机会游走到溶液中。

笔者也做过类似的实验，把粉末固定在XRD测试的基板上，然后在重金属（Pb）水溶液中进行照射，发现基板上的粉末被着色。这个不太标准的实验，大概能说明重金属的被反应场所是在光触媒粉末粒子表面这个结论。

所以笔者认为，利用光触媒除去重金属的实验，重金属的反应场所应该是光触媒的表面。重金属参与反应后，有能力脱离，光触媒的寿命会很长；反之，反应后残留在触媒表面，那么长时间的反应后光触媒会中毒。

杂谈2.比表面积越大，光触媒的活性越高。

相信很多做光催化的朋友都听说过这句话，但是真的比表面积越大，光触媒的活性就越高么？
首先，对于催化剂而言，大家应该都知道有活性点之说，如果这句话改成“单位面积的活性点不变为前提，比表面积越大，光触媒的活性越大”，那么这个结论应该成立。
PS：现在的书中很多话是没有前提条件的。

PS：决定光触媒活性的条件有很多，比表面积仅仅是一个参考。

在李灿院士的关于SrTiO3活性面分离的文章中，他们没有利用比表面积去规格化活性结果（也有人用比表面积来规格化活性），而是用单位面积中Pt的量来规格化活性结果，这就是一个很好的例子，毕竟Pt是产氢活性点。
例：在举一个很简单的例子，还记得李灿院士的α‐βGa2O3的surface phase junction么？那篇文章中，随着Ga2O3烧成温度的增加，发生了相变，其比表面积是呈减小的趋势，但是活性却随着温度的增加呈峰状，并没有随着比表面积的减少而减少。另外，所有的粉末其co-catalyst的量都是一致，但是他们最终的数据依然用了比表面积来规格化氢气与氧气的产量，也不能说这不科学，只不过数据中想排除比表面积对实验的影响（个人见解）。
杂谈3：光催化产氢，光催化产氧，以及全解水（待更）
光催化产氢，光催化产氧在国内做的非常火，动不动量子效率百分之八九十，姑且不说量子效率计算中的水分，一个半反应，让他们吹的天花乱坠。首先，光催化的半反应是为了研究一种材料在析氢以及析氧的极限，那就是说让电子或者空穴能够充分的被牺牲剂消耗，减少再结合的概率，从而能让其更好的产氢或者产氧。好了那么问题来了，如果使用牺牲剂那还叫催化剂么？做完半反应的实验，是否应该做下Z-sheme的全分解水呢？

[ Last edited by houhonghao on 2016-11-10 at 11:24 ]

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