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yanjunqing

荣誉版主 (职业作家)

少发牢骚,多办事~~

优秀版主

[交流] 光催化钛基复合材料---原理(一) 已有16人参与

我现在就把自己最近一个多月看文献所得分享于大家,虽然在这写光催化材料感觉有点勉强,但个人认为,负载型光催化剂也是复合材料的一种吧。希望我的所得能对虫子们有些许的帮助。
  光催化是近些年兴起的一较热的研究方向,广泛应用于污水处理、空气净化、灭菌消毒、有机污染治理等环境方面。但目前所研究的光催化剂其利用光能的效率很低,一般只能利用到太阳光的紫外光部分。所以,目前研究者们都在努力拓展光催化剂的光吸收范围。
  目前研究较多的光催化剂都属于半导体,如TiO2、ZnS、ZnO、CdS、SiC等,研究较多的当属TiO2。这是因为TiO2具有良好的禁带宽度(TiO2的两种晶相:锐钛矿和金红石,他们的禁带宽度分别为3.2ev和3.0ev)、光稳定性、无毒、催化活性高等优点。
  下面我就简单介绍一下光催化原理。
半导体众所周知,其存在导带和价带之分,价带处于低电势而导带处于高电势。导带和价带之间存在空隙即是我们常说的带隙,不同物种之间的带隙是不一样的。只要外界激发能量大于半导体的能带宽度,该能量被价带电子吸收后,价带上的电子就会被激发跃迁到导带,从而产生我们常说的电子-空穴对。这里产生的空穴就是光催化反应中的氧化中心,电子就是该反应中的还原中心。只要空穴电位大于参加反应的氧化反应的氧化电位,电子的还原电位低于要参加光催化反应的还原电位,该光催化过程就会发生。这里以光催化还原CO2为CH4为例,catalyst + hv →e- + h+
氧化反应:H2O + 2h+ → 1/2O2 + 2H+
还原反应:CO2 (aq)+ 8e-  + 8H+→ CH4 + 2H2O
这里,选用的半导体光催化剂只要产生的空穴(h+)的氧化电位大于O2/H2O的氧化电位,电子(e-)的还原电位低于CO2/CH4的还原电位,该催化过程就会发生。
  但单纯的光催化剂面临着电子-空穴对的复合率高等问题,所以其利用光能的效率很低。目前研究者们都在研究复合型的光催化剂—钛基光催化剂。
  下个帖子再写负载型的钛基光催化剂的主要类型和合成方法吧。。。
  下面上传一个79年的nature---关于光催化还原CO2的,希望对大家有用些

[ Last edited by yanjunqing on 2011-3-24 at 12:24 ]
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xbhan1988

木虫之王 (文坛精英)

优秀版主

★
小木虫(金币+0.5):给个红包,谢谢回帖
很有用!谢谢楼主无私分享!顶!
科学工作者的核心价值和目标是追求真理,一切有悖于此目标的思想和行为都有可能造成学风不端后果!
3楼2011-12-31 07:30:54
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查看全部 18 个回答

longquan1988

新虫 (初入文坛)

★
小木虫(金币+0.5):给个红包,谢谢回帖
问下楼主,你们制备TiO2膜是用什么方法,还有在哪可以订到Nippon Soda的titanium isopropoxide(NDH-501C)?
太阳能
2楼2011-08-17 16:20:14
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雪之灵q动

新虫 (初入文坛)

★
小木虫(金币+0.5):给个红包,谢谢回帖
我目前也在研究光催化,研究掺杂TiO2,这样可以减小禁带宽度。
7楼2012-03-09 16:42:20
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caoyinhuyi

木虫 (正式写手)

非常感谢,楼主辛苦!
8楼2012-04-27 22:19:59
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