光催化材料研究進(jìn)展概要-在線瀏覽
2024-09-06 07:04本頁(yè)面
【正文】 也不無(wú)道理。2001年,[21]發(fā)現(xiàn)通過(guò)氮摻雜二氧化鈦,可以極大地提高Ti02的可見光活性。[22]通過(guò)固體紫外可見漫反射光譜測(cè)試表明,。對(duì)于復(fù)合半導(dǎo)體光催化劑,一般選擇能帶結(jié)構(gòu)與Ti02交叉匹配度較合適的半導(dǎo)體與之復(fù)合。Kamat等[23] 發(fā)現(xiàn),對(duì)于CdS/Ti02復(fù)合半導(dǎo)體,量子尺寸效應(yīng)在電子從CdS遷移至TiO2的過(guò)程中扮演著重要角色。二氧化鐵的表面修飾手段有包覆、敏化以及酸修飾等。與Ti4+相比,Ti3+是一種更有效地光生電子界面轉(zhuǎn)移位點(diǎn)。研究表明通過(guò)超強(qiáng)酸修飾Ti02光催化劑,可以在Ti02表面增加強(qiáng)經(jīng)基基團(tuán),有利于光催化反應(yīng)[26]。在不同的合成體系中,或不同合成條件下,所得材料的形貌和結(jié)構(gòu)有所不同的同時(shí),材料的表面性能也有所差異。敏化劑可分為無(wú)機(jī)敏化和有機(jī)染料敏化。有機(jī)染料常用作敏化劑來(lái)提高Ti02的光學(xué)性質(zhì),并在染料電池中有廣泛的應(yīng)用[27]。趙進(jìn)才組[29]以茜素紅染料為光敏化劑,以及TMPO為助催化劑,在可見光下以二氧化鈦光催化芳香醇選擇性氧化成酸的反應(yīng)中,獲得了良好的選擇性和轉(zhuǎn)化率。其次,染料的激發(fā)態(tài)應(yīng)具有較長(zhǎng)的壽命和較高的量子效率。目前研究較多的染料敏化劑有聯(lián)批吡啶釕配合物系列、酞菁系列、葉綠素及其衍生物等。主要分為三個(gè)步驟：（1）當(dāng)半導(dǎo)體材料被能量大于或等于其禁帶寬度的光照射時(shí)，光激發(fā)電子躍遷到導(dǎo)帶，形成導(dǎo)帶電子（e），同時(shí)價(jià)帶留下空穴（h+）；（2）光生電子和空穴分別被表面吸附的O2和H2O分子等捕獲，最終生成羥基自由基（ＯＨ ，具有強(qiáng)氧化性，可以無(wú)選擇性地進(jìn)攻吸附的底物使之氧化并礦化．,CdS,WO3,Fe2O3,MoSe等材料在光催化方面的改性對(duì)ZnO,CdS,WO3,Fe2O3,MoSe進(jìn)行改性是目前解決以上問(wèn)題的主要方法．許多研究表明，通過(guò)對(duì)ZnO,CdS,WO3,Fe2O3,MoSe納米材料表面沉積貴金屬、復(fù)合其他金屬氧化物、摻雜無(wú)機(jī)離子以及載體負(fù)載等方法，可以擴(kuò)展ZnO,CdS,WO3,Fe2O3,MoSe對(duì)光的響應(yīng)范圍，提高光催化性能及穩(wěn)定性，大致與TiO2類似。Choi[36] 等分析了 Au 修飾的 WO 3 薄膜的降解機(jī)制。 (b) 半導(dǎo)體復(fù)合單一半導(dǎo)體催化劑的光生載流子（ｅ － ，ｈ ＋ ）容易快速?gòu)?fù)合，導(dǎo)致光催化效率降低，而不同半導(dǎo)體的價(jià)帶、導(dǎo)帶和帶隙能不一致，半導(dǎo)體復(fù)合可能產(chǎn)生能級(jí)的交錯(cuò)，有利于光生電子和空穴的分離，從而產(chǎn)生更多的活性氧化物種，同時(shí)可以擴(kuò)展納米ZnO,CdS,WO3,Fe2O3,MoSe等的光譜響應(yīng)，因此復(fù)合半導(dǎo)體比單一半導(dǎo)體具有更好的光催化活性和穩(wěn)定性．（c）離子摻雜 金屬離子的摻入可在半導(dǎo)體中引入缺陷或形成摻雜能級(jí)，影響電子與空穴的復(fù)合或改變氧化鋅半導(dǎo)體的能帶結(jié)構(gòu)，從而改變ZnO,CdS,WO3,Fe2O3,MoSe的光催化活性．另外，許多過(guò)渡金屬具有對(duì)太陽(yáng)光吸收靈敏的外層 ｄ電子，利用過(guò)渡金屬離子對(duì) ZnO,CdS,WO3,Fe2O3,MoSe進(jìn)行摻雜改性，可以使光吸收波長(zhǎng)范圍延伸至可見光區(qū)，增加對(duì)太陽(yáng)光的吸收與轉(zhuǎn)化．對(duì)大多數(shù)半導(dǎo)體，摻雜效應(yīng)受到很多因素的影響，包括摻雜元素、摻雜濃度、摻雜離子的電子結(jié)構(gòu)及能級(jí)位置等，對(duì)此人們進(jìn)行了大量的研究。王智宇等[35]采用均勻沉淀法制備了 La ３＋ 摻雜ZnO，發(fā)現(xiàn)在0%%摩爾濃度范圍內(nèi)La ３＋ 摻雜能夠顯著提高粒子的光催化活性，%，當(dāng)摻雜La ３＋ %時(shí)，自由電子轉(zhuǎn)移中心可能演變成電子復(fù)合中心，導(dǎo)致光催化活性低于未摻雜的 ZnO樣品；Hameed等[38]用過(guò)渡金屬元素（Fe、Co、Ni、Cu、Zn）摻雜 WO 3 提高光解水性能，在355 nm 紫外激 光燈下?lián)诫s Ni 后析 氫效果 最好 ，%Ni 摻雜的產(chǎn)氫率最高，但是析氧量卻在摻雜 10%Fe 時(shí)達(dá)到最高值。但是，目前 WO 3 在可見光輻射下光解水的效率還很低，如何提高其光解水催化性能成為光催化領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)之一。 MOFs光催化概述參考文獻(xiàn)[1] 韓世同, 習(xí)海玲等. 半導(dǎo)體光催化研究進(jìn)展與展望[ J ] . 化學(xué)物理學(xué)報(bào). 2003, 16, (5) 339 349.[2] Hoffman MRMartin ST, Choi W etal. Environmental Application of Semiconductor Photocatalysis[ J] . Chem. Rev. , 1995, 95: 69 96.[3] :利學(xué)出版社,2001[4] 。 Shepherd, J. R., Quantum Yields for Reduction of Ag+ on Ti02 and ZnO Single Crystals. Abstracts of Papers of the American Chemical Society 1971.[5] Li, X. Z。 Yang, C. L.。 Novet, T.。 Martin, S. T.。 Bahnemann, D. W.,Environmental Applications of Semiconductor Photocatalysis. ChemicalReviews 1995,95,(1),6996.[8] Hiroshi, Tsuji, Tomohiko Sagimori, kenichi Kurita, Yasuhito Gotoh,Junzo Ishikawa. Surface modification of TiO2 ( rutile) by metal negativeion improving cata
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