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cuiguanjun1980

铁虫 (初入文坛)

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[交流] 搞可见光光催化的请进

你们认为可见光光催化催化剂的最大特征是什么？
是不是只有非金属掺杂才有可能呀
机理是什么呢

[ Last edited by nxl5096224 on 2007-6-4 at 15:42 ]

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1楼 2006-10-17 21:49:27

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cuiguanjun1980

铁虫 (初入文坛)

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2．1．1 金属离子的掺杂
过渡金属的掺杂可有效地改善催化剂的催化性能,使其获得可见光催化活性。Iwasaki 等用Co2 +掺杂形成的催化剂,在可见光下可迅速矿化分解乙醛,并且催化剂在紫外线激发下的催化活性也得到了增强。Yamashita 等运用金属离子注入法: 使铁、锰、钒等金属离子经过加速器获得大动能后注入TiO2 体相,再在723 K下烧结处理后制得的催化剂激发波长达600 nm ,并且指出催化剂活性与Fe 的掺杂量有很大的关系。Wang 等在复合体系TiO2/SiO2 中掺杂Cr6 + 、Co3 + 后也使乙醛在可见光催化下被彻底矿。在掺杂过程中,对催化性能影响最大的就是离子的掺杂量,实际上每种离子都有一个最佳的掺杂量,这个量一般不超过其化学计量式中的含量,但也有例外。如近来Fuerte 等用微乳法使W 在TiO2的掺杂质量分数从以往的3 %左右提高到20 % ,并且随着掺杂量的提高,催化剂的催化性能也显著提高。
2．1．2 贵金属沉积掺杂/ 复合半导体
当半导体与金属接触时,由于金属和半导体的费米能级差,载流子将重新分布:电子从半导体转移到金属表面使其获得过量的负电荷,并在半导体与金属之间形成能捕获光生电子的肖特基势垒,从而抑制电子- 空穴复合。
由于具有2 种或多种不同能级的价带和导带,复合半导体在光激发下电子和空穴分别迁移至TiO2的导带和复合材料的价带,从而使光生载流子有效分离或产生新的催化性能。
而Hurum 等进一步研究认为,锐钛矿型和金红石型TiO2 的混杂,可使TiO2 可见光光催化性能提高,并将之归结为以下3 个原因: ①金红石较小的带隙能(3.10 eV) ,使光吸收范围延伸到了可见光区; ②激发电子从金红石迁移到锐钛矿,有效地抑制了电子- 空穴对的复合; ③小粒径的金红石的存在有利于其表面电子迁移到2 种晶型的相界面上产生具有催化作用的“热点”

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12楼2006-10-19 23:07:04

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cuiguanjun1980

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2．1．3 非金属掺杂
为使TiO2 能利用太阳光进行光催化降解污染物,人们对其进行了大量的改性研究,如金属、金属离子和金属氧化物掺杂等,遗憾的是这些改性均不同程度地影响了催化剂的化学稳定性,同时这些掺杂位为载流子的复合提供了良好的复合点最近Asahi 等首次用非金属元素氮掺入TiO2 ,使其获得优异的可见光活性和超亲水性能。他们认为具有可见光吸收的非金属掺杂必须满足以下几个条件: ①掺杂后在TiO2 带隙间出现一个能吸收可见光的“新带隙”; ②为保持催化剂的还原能力,掺杂后的导带能级必须大于H2/ H2O 电极的电位;③“新带隙”必须与原来的TiO2 带隙充分重叠,以保证光生载流子在生命周期内能迁移到催化剂表面进行反应。根据以上理论,他们认为S 和C 的掺杂是不可能出现的,因为S 的离子半径太大,难以掺入TiO2 中取代晶格氧。而C 则由于能量不匹配而不满足第3 个条件。对于产生可见光吸收的原因,他们认为是因N 2p 轨道和O 2p 轨道电子云杂化使带隙变窄引起的。但是进一步的研究表明,掺S 和掺C 都是可能的。
Ihara 等对多晶结构的N 掺杂诱发的可见光催化活性进行了研究,认为多晶结构是晶界产生的必要条件。正因为有了晶界,氧空缺才得以形成并表现出可见光活性,而且在N 掺杂进氧空缺位后可有效阻断它的再氧化。

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13楼2006-10-19 23:08:04

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gzsoger

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小木虫超级潜水员

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paracyclophane(金币+2):多谢应助！欢迎常来～～

可见光光催化催化剂的最大特征应该是能吸收400nm以上的可见光吧,这并不是只有非金属掺杂才有可能. 很多非TiO2的光催化剂都能吸收可见光.
新型可见光催化剂的研究大把,很多也进行过机理探讨,你看看邹志刚和叶金花等做的工作或许能得到些启发. 我曾经发过一个大陆光催化牛人介绍,上有他们的少量文章.

做光催化多看看文献会对自己有帮助.

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