光催化材料 ppt课件
合集下载
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
12
PPT课件
常见半导体材料的能带结构
Evs.SHE(pH=0)/eV
SiC
ZnS
-1.0
ZrO2
SrTiO3 TiO2 Ta2O5
0.0
Nb2O5 SnO2 ZnO
WO3
3.2 3.2
3.8
3.6
1.0
eV
4.6 5.0
3.2 3.4
2.8
3.0 CdS
H+/H2 (E=0 eV)
2.4
O2/H2O (E=1.23eV)
价带空穴是强氧化剂，而导带电子是强还原剂。
空穴与H2O或OH-结合产生化学性质极为活泼的羟基自由基（ HO . ）
电子与O2结合也会产生化学性质极为活泼的超氧离子自由基等(.O2-, HO . 等)
空穴，自由基都有很强的氧化性，能将有机物直接氧化为CO2, H2O
11
PPT课件
光催化的机理
可以想象一下，在分子的周围，形成了大量的光致电子和 光致空穴，在光的照射下，他们不断产生，又不断复合， 但是从宏观的角度看，在某一时刻，总是有大量的来不及 复合的电子和空穴的存在，他们不断的寻找自己的猎物。
化学气相沉积法
化学气相沉积法（CVD）利用挥发性金属化合物的蒸气通过化学反应生 成所需化合物，该法制备的纳米TiO2粒度细，化学活性高，粒子呈球形， 单分散性好，可见光透过性好，吸收屏蔽紫外线能力强。
该过程易于放大，实现连续化生产，但一次性投资大，同时需要解决粉 体的收集和存放问题.
21
PPT课件
光催化材料TiO2制备方法
纳米TiO2光催化剂的负载
由于粉体的纳米TiO2过程中存在着使 用和回收不便的问题，在实际的应用中 很难利用，因此需要对TiO2进行负载， 以便在实际中得到很好的应用。 研究 人员采用浸渍法、层层组装的方法对纳 米TiO2进行了负载，分别在石棉绳、 玻璃纤维、沸石、分子筛上进行了负载， 得到了较好的结果。
3.0
Fe2O3
2.2
铁3.2
TiO2(Anatase)
3.2
CdS
2.4
SnO2
3.8
CdSe
1.7
α-Fe2O3
3.1
金属硫化物在水溶液中不稳定 ，会发生阳极光腐蚀，且有毒
PPT课件
半导体光催化制氢原理
H2O H2 + 1/2O2 G0 = 238 kJ/mol (E = -Go/nF = -1.23 eV)
2014年10月11日北京雾霾引起社会关注。
5
PPT课件
环境问题
全球pm2.5实时情况：/map/world/cn/
6
PPT课件
解决方案
氢能源
1870年的科幻小说中第一次提及，当时提及的月球旅行、海底旅行、机 器人等现在已经实现，水产生氢能源在20世纪成为现实； 特征：取之不尽；绿色清洁；便于储存；使用方便，即可作为汽车燃料， 也可通过燃料电池直接转化为电能。
解决方法：
贵金属沉积 复合半导体 离子掺杂修饰 有机染料光敏化
24
PPT课件
贵金属沉积
沉积Ag后的TiO2光催化性能
金属离子可捕获导带中的 电子，抑制电子和空穴的 复合，但是掺杂浓度过高 ，金属离子可能成为电子 空穴复合中心。金属离子 的掺杂浓度对TiO2光催化 效果的影响通常呈现抛物 线关系。
25
8
PPT课件
什么是光催化
从光合作用这种最简单的光催化反应，总结下一个光催化反应发生的三个 基本条件：
叶绿素---光催化剂 光-------特定波长范围(400-600nm之间最佳)，非所有光都可以 反应物------二氧化碳和水
光催化反应的三个基本条件：
光催化剂------一般为半导体材料 光------------特定波长范围，非所有光都可以 反应物--------空气中的有机物或溶液中的有机污染物或水
2.0
绝大部分只能吸
收不到5％的太
3.0
阳光(紫外部分)!
13
PPT课件
常见的光催化材料
photocatalyst Ebg（eV）
ZnO在水中不稳定，会在 粒子表面生成Zn(OH)2
photocatalyst Ebg（eV）
Si
1.1
TiO2（Rutile)
3.0
WO3
2.7
ZnS
3.7
SiC
近年来，光催化技术在环保、卫生保健、 自洁净等方面的应用研究发展迅速，半导体 光催化成为国际上最活跃的研究领域之一。
10
PPT课件
光催化的机理
A: 半导体吸收光，产生电子和空穴的过程 B: 电子和空穴表面复合过程 C: 电子和空穴体内复合过程 D: 还原过程 E: 氧化过程
当光能等于或超过半导体材料的带隙能量时，电子从价带(VB)激发 到导带(CB)形成光致电子-空穴。
22
PPT课件
浸渍法（载体为石棉绳、沸石、分子筛）
石棉绳 沸石
分子筛
纳米TiO2 溶胶
浸泡 24h
催化性能 测定
负载型纳 米TiO2
100℃ 干燥
2h,除乙醇 灼 烧
,600 ℃ 8h
23
PPT课件
光催化材料的改性
目前的TiO2光催化剂存在两个问题： ①量子效率低 ②只能吸收紫外光,太阳能利用率低
• 高效吸收太阳光谱中大多数的光子。光子的能量还必须大于半导体
禁带宽度Eg：若Eg～3V，则入射光波长应小于400 nm，只占太阳
光谱很小一部分。
16
PPT课件
常用的光催化半导体纳米粒子有TiO2(锐铁矿相)、Fe2O3、 CdS、ZnS、PbS、PbSe、ZnFe2O4等。主要用处：将这 类材料做成空心小球，浮在含有有机物的废水表面上， 利太阳光可进行有机物的降解。
20
PPT课件
光催化材料TiO2制备方法
气相法
物理气相沉积法
物理气相沉积法（PVD）是利用电弧、高频或等离子体等高稳热源将原 料加热，使之气化或形成等离子体，然后骤冷使之凝聚成纳米粒子。
其中以真空蒸发法最为常用。粒子的粒径大小及分布可以通过改变气体 压力和加热温度进行控制。,该法制备的薄膜质量高、密度大、结合性 能好、强度大,而且生产重复性好,适于大面积沉积成膜,便于连续和半 连续生产,缺点是薄膜活性较低。
2.掺杂可以形成掺杂能级，使能量较小的光子能激发掺杂能 级上捕获的电子和空穴，提高光子利用率
3.掺杂可以导致载流子扩散长度增大，从而延长了电子和空 穴寿命，抑制复合
4.掺杂可以形成晶格缺陷，有利于形成更多的Ti3+氧化中心
27
PPT课件
有机染料光敏化
有机染料对TiO2 的光敏化可以使光催化 剂吸收的光波波长红移至可见光范围。 染料分子吸收太阳光，电子从基态跃迁 至激发态，只要活性物质激发态电势低 于半导体的导带电势，光生电子就有可 能输送到半导体的导带上，而空穴则留
对于环境问题，半导体光催化是有希望的技术，可以大量的应用于
环境保护，例如，空气净化，有毒废水处理，水的净化等。
7·
PPT课件
什么是光催化
光催化剂（一般为半导体材料）在光(可见光或者紫外光)的照 射下，通过把光能转化为化学能，从而具有氧化还原能力， 使化合物（有机物、无机物）被降解的过程称为光催化。
5.结构简单，操作容易控制，氧化能力强，无二次污染
纳米TiO2是当前最有应用潜力的光催化剂
18
PPT课件
光催化材料TiO2制备方法
固相法
氧化还原法 热分解方法 高能球磨法: 工艺简单,但制得的粉体形状不规则,颗粒尺寸分布宽,均匀
性差。
19
PPT课件
光催化材料TiO2制备方法
液相法
在染料分子中，有效的抑制了电子与空
穴的复合，这些光敏化物质在可见光下
有较大的激发因子，使光催化反应延伸
到可见光范围。常用的光敏化物质有劳
氏紫、酞菁、玫瑰红、曙红等。
NaO
Br O
Br O NaO
O2N
NO2 COONa
I
I
O
O NaO
O
O
I COONa
I COONa
eosine bluish
I
I
NaO
O
O
I Cl
I COONa
Cl
Cl
Cl
rose bengal
uranine
(H3CH2C)2N
erythrosine
O
N+(CH2CH3)2Cl-
COOH
rhdamine B
应用领域：废水处理、汽车尾气处理、降解空气中的有 害有机物、有机磷农药等
17
PPT课件
TiO2光催化剂的优点
1.水中所含多种有机污染物可被完全降解成CO2，H2O等， 无机污染物被氧化或还原为无害物
2.不需要另外的电子受体
3.具有廉价无毒，稳定及可重复利用等优点
4.可以利用太阳能作为光源激活光催化剂
V/NHE
H+
Conduction band
-1.0
e- e- e- e- e-
H2
0.0
hv
+1.0
Band gap
+2.0
+3.0
h+ h+ h+ h+ h+
Valence band
Charge separation/recombination Separation of reduction and oxidation 15 Control of reverse reaction
Acid rain effects
sand storm
4
PPT课件
环境问题
雾霾是特定气候条件与人类活动相互作用的 结果。高密度人口的经济及社会活动必然会 排放大量细颗粒物（PM 2.5），一旦排放超 过大气循环能力和承载度，细颗粒物浓度将 持续积聚，此时如果受静稳天气等影响，极 易出现大范围的雾霾。
目录
为什么是光催化材料 光催化的机理 光催化材料TiO2制备方法 光催化材料的改性 其他光催化材料 光催化材料的应用
1
PPT课件
为什么是光催化材料
2
PPT课件
中国
75%
煤
能源问题
当前的能源结构
石油 17%
其他 2% 天然气
6%
40%
石 油
世界
24%
天然气
煤 其他 10%
26%
CxHy + O2
H2O + CO2 + SO2 + NOx
作为光致电子来说，他们的猎物是电子受体，这样光致电 子就可以还原这个电子受体；
而光致空穴迁移到表面后的猎物时哪些能够提供电子的物 质，从而将这些物质氧化。
在过程中生成的羟基自由基和超氧离子自由基等，这些自 由基的氧化能力特别强，强化对污染物的氧化还原反应。
光照时光子被半导体吸收，这是一个贮能过程 。半导体 多相光催化研究的主要内容是利用半导体材料的光敏性将 太阳能或其他形式的光能，通过光催化反应转换为化学能 （如光解水制氢、光催化合成等分子储能过程）或加速某 种化学反应（如污染物的光催化降解）的定向进行。
O2 H2O
Water reduction
H+/H2 O2/H2O
Water oxidation
PPT课件
半导体光催化制氢条件
为实现太阳光直接驱动水的劈裂，要求光催化材料具有：
• 高稳定性、价廉；
• 半导体的禁带宽度Eg要大于水的分解电压；
• 能带位置要与氢和氧的反应电势相匹配：导带位置要负于氢电极的 反应电势(EH+/H2＋ηc)，使光电子的能量满足析氢反应要求。价带 位置应正于氧电极的反应电势(Vb +ηa)，使光生空穴能够有效地氧 化水。
PPT课件
复合半导体
半导体复合的目的在于促进体系光生空穴和电子的分离， 以抑制它们的复合，本质上可以看成是一种颗粒对另一种 颗粒的修饰，其修饰方法包括简单的组合，掺杂，多层结 构和异相组合，插层复合等。
当不同半导体的导带和价
hυ
带分别相连时，若窄禁带
Eg=2.5 eV
+
Eg=3.2 eV
半导体的导带具有比TiO2 更低的电势时，则在可见 光激发时，光生电子向能
《BP世界能源统计2007》的数据表明，全球石油储量可供生产
40年，天然气和煤炭则分别可以供应65年和162年。
3
PPT课件
环境问题
大气污染 全球每年排放SO2 2.9亿吨，NOx约为5千万吨，可 吸入粉尘→酸雨、光化学烟雾、呼吸道疾病……
Burning of fossil fuels
洛杉矶
Photochemical smog
9
PPT课件
光催化技术的发展历史
1972年，Fujishima （藤岛）在N-型半导 体TiO2电极上发现了水的光催化分解作用， 从而开辟了半导体光催化这一新的领域。
1977年，Yokota （横田）T等发现了光照 条件下，TiO2对环丙烯环氧化具有光催化活 性，从而拓宽了光催化反应的应用范围，为 有机物的氧化反应提供了一条新思路。
CdS
TiO2
级更正的导带迁移，而光 生空穴迁向能级更负的价
带，从而实现光生电子和
空穴的分离。
26
PPT课件
离子掺杂修饰
金属离子掺杂
Fe3+、Co2+、Cr3+
非金属金属离子掺杂 碳、氮、硫及卤素
掺杂离子提高TiO2光催化效率的机制可以概括为以下几个方面：
1.掺杂可以形成捕获中心，价态高于Ti4+的金属离子捕获电 子，低于Ti4+的金属离子捕获空穴，抑制电子-空穴复合
PPT课件
常见半导体材料的能带结构
Evs.SHE(pH=0)/eV
SiC
ZnS
-1.0
ZrO2
SrTiO3 TiO2 Ta2O5
0.0
Nb2O5 SnO2 ZnO
WO3
3.2 3.2
3.8
3.6
1.0
eV
4.6 5.0
3.2 3.4
2.8
3.0 CdS
H+/H2 (E=0 eV)
2.4
O2/H2O (E=1.23eV)
价带空穴是强氧化剂，而导带电子是强还原剂。
空穴与H2O或OH-结合产生化学性质极为活泼的羟基自由基（ HO . ）
电子与O2结合也会产生化学性质极为活泼的超氧离子自由基等(.O2-, HO . 等)
空穴，自由基都有很强的氧化性，能将有机物直接氧化为CO2, H2O
11
PPT课件
光催化的机理
可以想象一下，在分子的周围，形成了大量的光致电子和 光致空穴，在光的照射下，他们不断产生，又不断复合， 但是从宏观的角度看，在某一时刻，总是有大量的来不及 复合的电子和空穴的存在，他们不断的寻找自己的猎物。
化学气相沉积法
化学气相沉积法（CVD）利用挥发性金属化合物的蒸气通过化学反应生 成所需化合物，该法制备的纳米TiO2粒度细，化学活性高，粒子呈球形， 单分散性好，可见光透过性好，吸收屏蔽紫外线能力强。
该过程易于放大，实现连续化生产，但一次性投资大，同时需要解决粉 体的收集和存放问题.
21
PPT课件
光催化材料TiO2制备方法
纳米TiO2光催化剂的负载
由于粉体的纳米TiO2过程中存在着使 用和回收不便的问题，在实际的应用中 很难利用，因此需要对TiO2进行负载， 以便在实际中得到很好的应用。 研究 人员采用浸渍法、层层组装的方法对纳 米TiO2进行了负载，分别在石棉绳、 玻璃纤维、沸石、分子筛上进行了负载， 得到了较好的结果。
3.0
Fe2O3
2.2
铁3.2
TiO2(Anatase)
3.2
CdS
2.4
SnO2
3.8
CdSe
1.7
α-Fe2O3
3.1
金属硫化物在水溶液中不稳定 ，会发生阳极光腐蚀，且有毒
PPT课件
半导体光催化制氢原理
H2O H2 + 1/2O2 G0 = 238 kJ/mol (E = -Go/nF = -1.23 eV)
2014年10月11日北京雾霾引起社会关注。
5
PPT课件
环境问题
全球pm2.5实时情况：/map/world/cn/
6
PPT课件
解决方案
氢能源
1870年的科幻小说中第一次提及，当时提及的月球旅行、海底旅行、机 器人等现在已经实现，水产生氢能源在20世纪成为现实； 特征：取之不尽；绿色清洁；便于储存；使用方便，即可作为汽车燃料， 也可通过燃料电池直接转化为电能。
解决方法：
贵金属沉积 复合半导体 离子掺杂修饰 有机染料光敏化
24
PPT课件
贵金属沉积
沉积Ag后的TiO2光催化性能
金属离子可捕获导带中的 电子，抑制电子和空穴的 复合，但是掺杂浓度过高 ，金属离子可能成为电子 空穴复合中心。金属离子 的掺杂浓度对TiO2光催化 效果的影响通常呈现抛物 线关系。
25
8
PPT课件
什么是光催化
从光合作用这种最简单的光催化反应，总结下一个光催化反应发生的三个 基本条件：
叶绿素---光催化剂 光-------特定波长范围(400-600nm之间最佳)，非所有光都可以 反应物------二氧化碳和水
光催化反应的三个基本条件：
光催化剂------一般为半导体材料 光------------特定波长范围，非所有光都可以 反应物--------空气中的有机物或溶液中的有机污染物或水
2.0
绝大部分只能吸
收不到5％的太
3.0
阳光(紫外部分)!
13
PPT课件
常见的光催化材料
photocatalyst Ebg（eV）
ZnO在水中不稳定，会在 粒子表面生成Zn(OH)2
photocatalyst Ebg（eV）
Si
1.1
TiO2（Rutile)
3.0
WO3
2.7
ZnS
3.7
SiC
近年来，光催化技术在环保、卫生保健、 自洁净等方面的应用研究发展迅速，半导体 光催化成为国际上最活跃的研究领域之一。
10
PPT课件
光催化的机理
A: 半导体吸收光，产生电子和空穴的过程 B: 电子和空穴表面复合过程 C: 电子和空穴体内复合过程 D: 还原过程 E: 氧化过程
当光能等于或超过半导体材料的带隙能量时，电子从价带(VB)激发 到导带(CB)形成光致电子-空穴。
22
PPT课件
浸渍法（载体为石棉绳、沸石、分子筛）
石棉绳 沸石
分子筛
纳米TiO2 溶胶
浸泡 24h
催化性能 测定
负载型纳 米TiO2
100℃ 干燥
2h,除乙醇 灼 烧
,600 ℃ 8h
23
PPT课件
光催化材料的改性
目前的TiO2光催化剂存在两个问题： ①量子效率低 ②只能吸收紫外光,太阳能利用率低
• 高效吸收太阳光谱中大多数的光子。光子的能量还必须大于半导体
禁带宽度Eg：若Eg～3V，则入射光波长应小于400 nm，只占太阳
光谱很小一部分。
16
PPT课件
常用的光催化半导体纳米粒子有TiO2(锐铁矿相)、Fe2O3、 CdS、ZnS、PbS、PbSe、ZnFe2O4等。主要用处：将这 类材料做成空心小球，浮在含有有机物的废水表面上， 利太阳光可进行有机物的降解。
20
PPT课件
光催化材料TiO2制备方法
气相法
物理气相沉积法
物理气相沉积法（PVD）是利用电弧、高频或等离子体等高稳热源将原 料加热，使之气化或形成等离子体，然后骤冷使之凝聚成纳米粒子。
其中以真空蒸发法最为常用。粒子的粒径大小及分布可以通过改变气体 压力和加热温度进行控制。,该法制备的薄膜质量高、密度大、结合性 能好、强度大,而且生产重复性好,适于大面积沉积成膜,便于连续和半 连续生产,缺点是薄膜活性较低。
2.掺杂可以形成掺杂能级，使能量较小的光子能激发掺杂能 级上捕获的电子和空穴，提高光子利用率
3.掺杂可以导致载流子扩散长度增大，从而延长了电子和空 穴寿命，抑制复合
4.掺杂可以形成晶格缺陷，有利于形成更多的Ti3+氧化中心
27
PPT课件
有机染料光敏化
有机染料对TiO2 的光敏化可以使光催化 剂吸收的光波波长红移至可见光范围。 染料分子吸收太阳光，电子从基态跃迁 至激发态，只要活性物质激发态电势低 于半导体的导带电势，光生电子就有可 能输送到半导体的导带上，而空穴则留
对于环境问题，半导体光催化是有希望的技术，可以大量的应用于
环境保护，例如，空气净化，有毒废水处理，水的净化等。
7·
PPT课件
什么是光催化
光催化剂（一般为半导体材料）在光(可见光或者紫外光)的照 射下，通过把光能转化为化学能，从而具有氧化还原能力， 使化合物（有机物、无机物）被降解的过程称为光催化。
5.结构简单，操作容易控制，氧化能力强，无二次污染
纳米TiO2是当前最有应用潜力的光催化剂
18
PPT课件
光催化材料TiO2制备方法
固相法
氧化还原法 热分解方法 高能球磨法: 工艺简单,但制得的粉体形状不规则,颗粒尺寸分布宽,均匀
性差。
19
PPT课件
光催化材料TiO2制备方法
液相法
在染料分子中，有效的抑制了电子与空
穴的复合，这些光敏化物质在可见光下
有较大的激发因子，使光催化反应延伸
到可见光范围。常用的光敏化物质有劳
氏紫、酞菁、玫瑰红、曙红等。
NaO
Br O
Br O NaO
O2N
NO2 COONa
I
I
O
O NaO
O
O
I COONa
I COONa
eosine bluish
I
I
NaO
O
O
I Cl
I COONa
Cl
Cl
Cl
rose bengal
uranine
(H3CH2C)2N
erythrosine
O
N+(CH2CH3)2Cl-
COOH
rhdamine B
应用领域：废水处理、汽车尾气处理、降解空气中的有 害有机物、有机磷农药等
17
PPT课件
TiO2光催化剂的优点
1.水中所含多种有机污染物可被完全降解成CO2，H2O等， 无机污染物被氧化或还原为无害物
2.不需要另外的电子受体
3.具有廉价无毒，稳定及可重复利用等优点
4.可以利用太阳能作为光源激活光催化剂
V/NHE
H+
Conduction band
-1.0
e- e- e- e- e-
H2
0.0
hv
+1.0
Band gap
+2.0
+3.0
h+ h+ h+ h+ h+
Valence band
Charge separation/recombination Separation of reduction and oxidation 15 Control of reverse reaction
Acid rain effects
sand storm
4
PPT课件
环境问题
雾霾是特定气候条件与人类活动相互作用的 结果。高密度人口的经济及社会活动必然会 排放大量细颗粒物（PM 2.5），一旦排放超 过大气循环能力和承载度，细颗粒物浓度将 持续积聚，此时如果受静稳天气等影响，极 易出现大范围的雾霾。
目录
为什么是光催化材料 光催化的机理 光催化材料TiO2制备方法 光催化材料的改性 其他光催化材料 光催化材料的应用
1
PPT课件
为什么是光催化材料
2
PPT课件
中国
75%
煤
能源问题
当前的能源结构
石油 17%
其他 2% 天然气
6%
40%
石 油
世界
24%
天然气
煤 其他 10%
26%
CxHy + O2
H2O + CO2 + SO2 + NOx
作为光致电子来说，他们的猎物是电子受体，这样光致电 子就可以还原这个电子受体；
而光致空穴迁移到表面后的猎物时哪些能够提供电子的物 质，从而将这些物质氧化。
在过程中生成的羟基自由基和超氧离子自由基等，这些自 由基的氧化能力特别强，强化对污染物的氧化还原反应。
光照时光子被半导体吸收，这是一个贮能过程 。半导体 多相光催化研究的主要内容是利用半导体材料的光敏性将 太阳能或其他形式的光能，通过光催化反应转换为化学能 （如光解水制氢、光催化合成等分子储能过程）或加速某 种化学反应（如污染物的光催化降解）的定向进行。
O2 H2O
Water reduction
H+/H2 O2/H2O
Water oxidation
PPT课件
半导体光催化制氢条件
为实现太阳光直接驱动水的劈裂，要求光催化材料具有：
• 高稳定性、价廉；
• 半导体的禁带宽度Eg要大于水的分解电压；
• 能带位置要与氢和氧的反应电势相匹配：导带位置要负于氢电极的 反应电势(EH+/H2＋ηc)，使光电子的能量满足析氢反应要求。价带 位置应正于氧电极的反应电势(Vb +ηa)，使光生空穴能够有效地氧 化水。
PPT课件
复合半导体
半导体复合的目的在于促进体系光生空穴和电子的分离， 以抑制它们的复合，本质上可以看成是一种颗粒对另一种 颗粒的修饰，其修饰方法包括简单的组合，掺杂，多层结 构和异相组合，插层复合等。
当不同半导体的导带和价
hυ
带分别相连时，若窄禁带
Eg=2.5 eV
+
Eg=3.2 eV
半导体的导带具有比TiO2 更低的电势时，则在可见 光激发时，光生电子向能
《BP世界能源统计2007》的数据表明，全球石油储量可供生产
40年，天然气和煤炭则分别可以供应65年和162年。
3
PPT课件
环境问题
大气污染 全球每年排放SO2 2.9亿吨，NOx约为5千万吨，可 吸入粉尘→酸雨、光化学烟雾、呼吸道疾病……
Burning of fossil fuels
洛杉矶
Photochemical smog
9
PPT课件
光催化技术的发展历史
1972年，Fujishima （藤岛）在N-型半导 体TiO2电极上发现了水的光催化分解作用， 从而开辟了半导体光催化这一新的领域。
1977年，Yokota （横田）T等发现了光照 条件下，TiO2对环丙烯环氧化具有光催化活 性，从而拓宽了光催化反应的应用范围，为 有机物的氧化反应提供了一条新思路。
CdS
TiO2
级更正的导带迁移，而光 生空穴迁向能级更负的价
带，从而实现光生电子和
空穴的分离。
26
PPT课件
离子掺杂修饰
金属离子掺杂
Fe3+、Co2+、Cr3+
非金属金属离子掺杂 碳、氮、硫及卤素
掺杂离子提高TiO2光催化效率的机制可以概括为以下几个方面：
1.掺杂可以形成捕获中心，价态高于Ti4+的金属离子捕获电 子，低于Ti4+的金属离子捕获空穴，抑制电子-空穴复合