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yanjunqing

荣誉版主 (职业作家)

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[交流] 光催化剂制备、还原CO2等相关催化交流室已有1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

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