1、光催化技术研究进展Introduction to Photocatalysis and Photocatalytic Materials赵崇军Tel: 64250838QQ:1979 211 5002013. 12. 25主要内容u 光催化简介光催化简介u 光催化分类方法光催化分类方法u 光催化材料光催化材料u 光催化的展望光催化的展望一、光催化的简介一、光催化的简介二、光催化的分类方法二、光催化的分类方法三、光催化材料三、光催化材料四、光催化的未来发展四、光催化的未来发展一、光催化简介一、光催化简介1.光催化的定义及发展史光催化的定义及发展史2.光催化的原理光催化的原理3.光催化的应用光催化
2、的应用I. 光催化的定义光催化的定义Photocatalysis; Photochemical catalysis; (1)材料在光照下，通过把光能转变成化学能，促进材料在光照下，通过把光能转变成化学能，促进有机物的合成或有机物降解的过程；有机物的合成或有机物降解的过程；(2) IUPAC1-2通过催化剂对光的吸收而进行的催通过催化剂对光的吸收而进行的催化反应化反应(3) 半导体材料在光的照射下，将光能转化为化学能，半导体材料在光的照射下，将光能转化为化学能，并促进有机物的合成与分解。并促进有机物的合成与分解。图图1. 与与“光催化光催化” 相关的文献总量年度变化规律图相关的文献总量年度变化规
3、律图 II. 光催化的发展光催化的发展1994199619982000200220042006200820102012050010001500200025003000350040004500500055006000 Paper numberYear Photocatal Visible light Photocatal n 以太阳能化学转换和储存为主要背景的半导体光催化特性的研究始于1917 年。n 1972 年日本科学家Fujishima和Honda用TiO2薄膜为电极，利用光能分解水而生成氢气的实验。 光催化简介光催化简介1发展发展II. 光催化的发展历程光催化的发展历程该特性引起了光催化
4、工作者的极大兴趣 开创了半导开创了半导体光催化技体光催化技术的新纪元。术的新纪元。 n 1976 年，John.H.Carey-TiO2光催化氧化法成功用于污水PCB 化合物脱氯去毒 学术界围绕太阳能利用、光催化降解有机物等展开了多方面的研究。n 1985年，Mutsunaga等发现在金属卤灯发出的近紫外光照射下， TiO2- Pt电极具用杀菌效果 开创了用光催化方法杀菌消毒的先河。 光催化简介光催化简介1发展发展。其具备良好其具备良好的耐候性、耐的耐候性、耐化学腐蚀性、化学腐蚀性、抗紫外线能力抗紫外线能力强、透明性优强、透明性优异等特点异等特点广泛应用于汽车、广泛应用于汽车、感光材料、光催化
5、感光材料、光催化剂、化妆品、食品剂、化妆品、食品包装材料、陶瓷添包装材料、陶瓷添加剂、气体传感器加剂、气体传感器及电子材料等及电子材料等一、光催化简介一、光催化简介1.光催化的定义及发展史光催化的定义及发展史2.光催化的原理光催化的原理3.光催化的应用光催化的应用 光催化剂（如TiO2等）受到能量大于禁带宽度的光照射，价带上的电子 e-受到激发，跃过禁带进入导带，留下空穴h+， h+具有强具有强氧化性，氧化性， e-具有强还原性，二者形成氧化、具有强还原性，二者形成氧化、还原体系还原体系。 活泼的空穴电子都有能力氧化和还原吸附活泼的空穴电子都有能力氧化和还原吸附在表面上的物质在表面上的物质。光
6、催化简介光催化简介2机理机理 光生e- 和h+ 除了可直接与反应物作用外，还可与吸附在催化剂表面上的O2、OH- 和H2O 发生一系列反应，生成具有高度化学活性的羟基自由基OH 及H2O2，这些活性物质把吸附在催化剂表面上的有机污染物降解为CO2、H2O 等。光催化简介光催化简介2机理机理光催化简介光催化简介2机理机理光解水的反应机理光催化简介光催化简介2机理机理光催化杀菌的反应机理一、光催化简介一、光催化简介1.光催化的定义及发展史光催化的定义及发展史2.光催化的原理光催化的原理3.光催化的应用光催化的应用光催化分解水光催化分解水光催化降解空气或水中的有机物光催化降解空气或水中的有机物光催化
7、杀菌光催化杀菌太阳能电池（或其他太阳能电池（或其他“光光-电电”转换装置）转换装置）3. 光催化的应用光催化的应用例 1.例 2.一、光催化的简介一、光催化的简介二、二、光催化的分类方法光催化的分类方法三、光催化材料三、光催化材料四、光催化的未来发展四、光催化的未来发展1. 根据激发光波长根据激发光波长紫外光催化可见光催化可见光催化全波长光催化2. 根据光催化对象或催化用途来分根据光催化对象或催化用途来分 光催化降解有机物（包括光自洁） 光催化杀菌 光催化分解水 光催化生电装置太阳能电池3. 根据光催化材料根据光催化材料二、光催化的分类二、光催化的分类可见光光催化剂可见光光催化剂l 目前报道的
8、光催化剂大多效率低，带隙较宽，只能在紫外区显示光化学活性，在太阳光谱中紫外光紫外光(400 nm 以下）不到5 %，而波长为400750 nm 的可见光可见光占到43 %l 为了有效地利用太阳光，研究在可见光下具有高效光催化活性的催化材料非常有意义，寻求廉价、环境友好并具有高性能的可见光光催化材料将是光催化发展进一步走向实用化的必然趋势光催化分类方法光催化分类方法53%43%4% UV Vis Others 一、光催化的简介一、光催化的简介二、光催化的分类方法二、光催化的分类方法三、光催化材料三、光催化材料四、光催化的未来发展四、光催化的未来发展三、光催化材料三、光催化材料专题专题 I光催化治理水污染光催化治理水污染专题专题II-光催化杀菌光催化杀菌专题专题III光催化分解水光催化分解水专题专题IVTiO2光催化材料光催化材料一、光催化的简介一、光催化的简介二、光催化的分类方法二、光催化的分类方法三、光催化材料三、光催化材料四、光催化的展望四、光催化的展望v 成熟的光催化技术是完全以太阳光作为能量来源，因此是一种低能耗甚至零能耗的技术，同时由于没有二次污染物的产生，因此是一种低能耗的清洁技术；v随着光催化机理、光催化材料、光催化装置的成熟和完善，将会更加高效、节能、清洁。四、光催化的展望四、光催化的展望让我们的家园 “天更蓝、水更清、地更绿、空气更洁净”
