氧化镓光催化剂的制备及其在水处理应用的研究进展
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１８９０３５９１６６７，Ｅ－ｍａｉｌ：１８３３５１９３３５２＠１６３．ｃｏｍ
１７１６
应用化工
第 ４７卷
材料，在元素周期表中属于ⅢⅥ族半导体，主要包括 镓酸盐和镓的氧化物等［４］。Ｇａ２Ｏ３ 具有多种物相，如 α相、β相、γ相、δ相和 ε相等，其中以单斜晶型的 β Ｇａ２Ｏ３ 结构最为稳定。βＧａ２Ｏ３ 通常为不溶于水的白 色晶粒，密度为 ５．９５ｇ／ｃｍ３，熔点 １９００℃。βＧａ２Ｏ３ 是一种直接宽带隙半导体材料，禁带宽度为 ４．８ｅＶ， 价带电势为 ３．２ｅＶ，导带电势为 －１．５ｅＶ，其宽带隙 大大提高了光生电子的迁移速率有效促进了电荷的 分离［５］。与商 品 ＴｉＯ２ 相 比，Ｇａ２Ｏ３ 的 氧 化 电 位 更 负，还原电 位 更 正，理 论 上 具 有 更 高 的 氧 化 还 原 能 力，并且在很多 ＴｉＯ２ 不能处理的环境中，Ｇａ２Ｏ３ 却 具有独特和优秀的催化性能，例如在干燥的环境下， Ｇａ２Ｏ３可以代替 ＴｉＯ２降解苯。βＧａ２Ｏ３ 属于宽禁带 半导体，对可见光 不 响 应，光 波 吸 收 范 围 在 ２３０～ ２８０ｎｍ，是深紫外区域半导体。
在过去的四十几年里，人们对光催化剂进行了大量 的研究，传统的光催化材料主要为钛系催化剂和铌 系催化剂等，其中 ＴｉＯ２ 的研究最为广泛，ＴｉＯ２ 价格 便宜、稳定性高但是禁带宽度较宽，电子和空穴对的 分离率低，易 团 聚 难 以 获 得 较 大 的 活 性 表 面 积［３］， 因此，寻找一种光催化效率高、稳定性高的光催化剂 亟不可待。
２ βＧａ２Ｏ３ 的制备百度文库
在寻找过程中发现了一种新型的光催化剂氧化 镓，其独特的价带结构和晶型使其在光催化领域有 一定的优势。
１ 氧化镓半导体材料
镓系催化材料是一种 ｄ１０电子结构的新型催化
收稿日期：２０１８０２０１ 修改稿日期：２０１８０３１２ 基金项目：２０１６年中央高校基本科研业务费专项资金项目（３１０８２９１６１０１６）；陕西省自然科学基金资助项目（２０１５ＪＱ５１７３） 作者简介：黄晓君（１９９４－），女，山 西 运 城 人，在 读 硕 士 研 究 生，师 从 关 卫 省 教 授，主 要 从 事 环 境 化 学 方 面 研 究。 电 话：
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第 ４７卷第 ８期 ２０１８年 ８月
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专论与综述
应 用 化 工 ＡｐｐｌｉｅｄＣｈｅｍｉｃａｌＩｎｄｕｓｔｒｙ
Ｖｏｌ．４７Ｎｏ．８ Ａｕｇ．２０１８
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氧化镓光催化剂的制备及其在水处理 应用的研究进展
黄晓君，杜亚洁，张中杰
（长安大学 环境科学与工程学院 旱区地下水文与生态效应教育部重点实验室，陕西 西安 ７１００５４）
Ｒｅｓｅａｒｃｈｐｒｏｇｒｅｓｓｏｆｔｈｅｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎｏｆｇａｌｌｉｕｍ ｏｘｉｄｅｐｈｏｔｏｃａｔａｌｙｓｔａｎｄｉｔｓａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｉｎｗａｔｅｒｔｒｅａｔｍｅｎｔ
ＨＵＡＮＧＸｉａｏｊｕｎ，ＤＵＹａｊｉｅ，ＺＨＡＮＧＺｈｏｎｇｊｉｅ
（ＫｅｙＬａｂｏｒａｔｏｒｙｏｆＳｕｂｓｕｒｆａｃｅＨｙｄｒｏｌｏｇｙａｎｄＥｃｏｌｏｇｉｃａｌＥｆｆｅｃｔｓｉｎＡｒｉｄＲｅｇｉｏｎ，ＳｃｈｏｏｌｏｆＥｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌ ＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｃｈａｎｇ’ａｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｘｉ’ａｎ７１００５４，Ｃｈｉｎａ）
摘 要：βＧａ２Ｏ３ 具有独特的催化性能和晶格结构，作为一种 新型 的 半 导 体 光 催 化 材 料，引 起 了 广 泛 的 关 注。归 纳 了的主要制备方法（如磁控溅射、化学气相沉积、溶胶凝胶、水热和微波辅助加热）和改性方法（形貌调控、金属和 非金属元素的掺杂和半导体复合），介绍了其在水处理方面的应用，并根据其存在的缺陷提出了一些展望。 关键词：βＧａ２Ｏ３；光催化；制备方法；改性方法 中图分类号：ＴＱ４２６；ＴＱ０３４；Ｘ５２ 文献标识码：Ａ 文章编号：１６７１－３２０６（２０１８）０８－１７１５－０４
近年来，环境污染和能源危机等全球性问题越 来越引起人们的注意，如何高效环保的解决这些问 题是当今科学家的研究热点，而光催化技术以其独 特的性能，走 进 了 大 众 的 视 野，成 为 治 理 污 染 的 新 希望。
光催化是一种人工光合作用的过程，即在光的 照射下，通过催化剂与水或空气中的氧气发生反应， 产生自由基离子与水中的污染物发生氧化还原反 应，从而达到降解污染物、将光能转换为化学能的目 的［１］。１９７２年，日本的 Ｆｕｊｉｓｈｉｍａ和 Ｈｏｎｄａ［２］两人首 次发现了 ＴｉＯ２电极上的水的光解，从此，光催化技 术正式进入人们的视线里，引起了十分广泛的关注。
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ａｓａｎｅｗｔｙｐｅｏｆｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒｐｈｏｔｏｃａｔａｌｙｔｉｃｍａｔｅｒｉａｌ，βＧａ２Ｏ３ ａｔｔｒａｃｔｓｍｕｃｈａｔｔｅｎｔｉｏｎｆｏｒｉｔｓ ｕｎｉｑｕｅｃａｔａｌｙｔｉｃｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓａｎｄｌａｔｔｉｃｅ．Ｔｈｅｍａｉｎｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎｍｅｔｈｏｄｓ（ｓｕｃｈａｓｍａｇｎｅｔｒｏｎｓｐｕｔｔｅｒｉｎｇ， ｃｈｅｍｉｃａｌｖａｐｏｒｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ，ｓｏｌｇｅｌ，ｈｙｄｒｏｔｈｅｒｍａｌａｎｄｍｉｃｒｏｗａｖｅａｓｓｉｓｔｅｄｈｅａｔｉｎｇ）ａｎｄｍｏｄｉｆｉｃａｔｉｏｎｍｅｔｈ ｏｄｓ（ｍｏｒｐｈｏｌｏｇｙｃｏｎｔｒｏｌ，ｄｏｐｉｎｇａｎｄｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒｒｅｃｏｍｂｉｎａｔｉｏｎｏｆｍｅｔａｌｌｉｃａｎｄｎｏｎｍｅｔａｌｌｉｃｅｌｅｍｅｎｔｓ） ｗｅｒｅｃｏｎｃｌｕｄｅｄ，ａｎｄｉｔｓａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｉｎｗａｔｅｒｔｒｅａｔｍｅｎｔｗａｓａｌｓｏｂｅｅｎｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ，ａｎｄｓｏｍｅｐｒｏｓｐｅｃｔｓａｃ ｃｏｒｄｉｎｇｔｏｉｔｓｅｘｉｓｔｉｎｇｄｅｆｅｃｔｓｗｅｒｅｐｕｔｆｏｒｗａｒｄ． Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：βＧａ２Ｏ３；ｐｈｏｔｏｃａｔａｌｙｓｉｓ；ｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎ；ｍｏｄｉｆｉｃａｔｉｏｎ
１７１６
应用化工
第 ４７卷
材料，在元素周期表中属于ⅢⅥ族半导体，主要包括 镓酸盐和镓的氧化物等［４］。Ｇａ２Ｏ３ 具有多种物相，如 α相、β相、γ相、δ相和 ε相等，其中以单斜晶型的 β Ｇａ２Ｏ３ 结构最为稳定。βＧａ２Ｏ３ 通常为不溶于水的白 色晶粒，密度为 ５．９５ｇ／ｃｍ３，熔点 １９００℃。βＧａ２Ｏ３ 是一种直接宽带隙半导体材料，禁带宽度为 ４．８ｅＶ， 价带电势为 ３．２ｅＶ，导带电势为 －１．５ｅＶ，其宽带隙 大大提高了光生电子的迁移速率有效促进了电荷的 分离［５］。与商 品 ＴｉＯ２ 相 比，Ｇａ２Ｏ３ 的 氧 化 电 位 更 负，还原电 位 更 正，理 论 上 具 有 更 高 的 氧 化 还 原 能 力，并且在很多 ＴｉＯ２ 不能处理的环境中，Ｇａ２Ｏ３ 却 具有独特和优秀的催化性能，例如在干燥的环境下， Ｇａ２Ｏ３可以代替 ＴｉＯ２降解苯。βＧａ２Ｏ３ 属于宽禁带 半导体，对可见光 不 响 应，光 波 吸 收 范 围 在 ２３０～ ２８０ｎｍ，是深紫外区域半导体。
在过去的四十几年里，人们对光催化剂进行了大量 的研究，传统的光催化材料主要为钛系催化剂和铌 系催化剂等，其中 ＴｉＯ２ 的研究最为广泛，ＴｉＯ２ 价格 便宜、稳定性高但是禁带宽度较宽，电子和空穴对的 分离率低，易 团 聚 难 以 获 得 较 大 的 活 性 表 面 积［３］， 因此，寻找一种光催化效率高、稳定性高的光催化剂 亟不可待。
２ βＧａ２Ｏ３ 的制备百度文库
在寻找过程中发现了一种新型的光催化剂氧化 镓，其独特的价带结构和晶型使其在光催化领域有 一定的优势。
１ 氧化镓半导体材料
镓系催化材料是一种 ｄ１０电子结构的新型催化
收稿日期：２０１８０２０１ 修改稿日期：２０１８０３１２ 基金项目：２０１６年中央高校基本科研业务费专项资金项目（３１０８２９１６１０１６）；陕西省自然科学基金资助项目（２０１５ＪＱ５１７３） 作者简介：黄晓君（１９９４－），女，山 西 运 城 人，在 读 硕 士 研 究 生，师 从 关 卫 省 教 授，主 要 从 事 环 境 化 学 方 面 研 究。 电 话：
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第 ４７卷第 ８期 ２０１８年 ８月
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氧化镓光催化剂的制备及其在水处理 应用的研究进展
黄晓君，杜亚洁，张中杰
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Ｒｅｓｅａｒｃｈｐｒｏｇｒｅｓｓｏｆｔｈｅｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎｏｆｇａｌｌｉｕｍ ｏｘｉｄｅｐｈｏｔｏｃａｔａｌｙｓｔａｎｄｉｔｓａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｉｎｗａｔｅｒｔｒｅａｔｍｅｎｔ
ＨＵＡＮＧＸｉａｏｊｕｎ，ＤＵＹａｊｉｅ，ＺＨＡＮＧＺｈｏｎｇｊｉｅ
（ＫｅｙＬａｂｏｒａｔｏｒｙｏｆＳｕｂｓｕｒｆａｃｅＨｙｄｒｏｌｏｇｙａｎｄＥｃｏｌｏｇｉｃａｌＥｆｆｅｃｔｓｉｎＡｒｉｄＲｅｇｉｏｎ，ＳｃｈｏｏｌｏｆＥｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌ ＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｃｈａｎｇ’ａｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｘｉ’ａｎ７１００５４，Ｃｈｉｎａ）
摘 要：βＧａ２Ｏ３ 具有独特的催化性能和晶格结构，作为一种 新型 的 半 导 体 光 催 化 材 料，引 起 了 广 泛 的 关 注。归 纳 了的主要制备方法（如磁控溅射、化学气相沉积、溶胶凝胶、水热和微波辅助加热）和改性方法（形貌调控、金属和 非金属元素的掺杂和半导体复合），介绍了其在水处理方面的应用，并根据其存在的缺陷提出了一些展望。 关键词：βＧａ２Ｏ３；光催化；制备方法；改性方法 中图分类号：ＴＱ４２６；ＴＱ０３４；Ｘ５２ 文献标识码：Ａ 文章编号：１６７１－３２０６（２０１８）０８－１７１５－０４
近年来，环境污染和能源危机等全球性问题越 来越引起人们的注意，如何高效环保的解决这些问 题是当今科学家的研究热点，而光催化技术以其独 特的性能，走 进 了 大 众 的 视 野，成 为 治 理 污 染 的 新 希望。
光催化是一种人工光合作用的过程，即在光的 照射下，通过催化剂与水或空气中的氧气发生反应， 产生自由基离子与水中的污染物发生氧化还原反 应，从而达到降解污染物、将光能转换为化学能的目 的［１］。１９７２年，日本的 Ｆｕｊｉｓｈｉｍａ和 Ｈｏｎｄａ［２］两人首 次发现了 ＴｉＯ２电极上的水的光解，从此，光催化技 术正式进入人们的视线里，引起了十分广泛的关注。
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ａｓａｎｅｗｔｙｐｅｏｆｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒｐｈｏｔｏｃａｔａｌｙｔｉｃｍａｔｅｒｉａｌ，βＧａ２Ｏ３ ａｔｔｒａｃｔｓｍｕｃｈａｔｔｅｎｔｉｏｎｆｏｒｉｔｓ ｕｎｉｑｕｅｃａｔａｌｙｔｉｃｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓａｎｄｌａｔｔｉｃｅ．Ｔｈｅｍａｉｎｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎｍｅｔｈｏｄｓ（ｓｕｃｈａｓｍａｇｎｅｔｒｏｎｓｐｕｔｔｅｒｉｎｇ， ｃｈｅｍｉｃａｌｖａｐｏｒｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ，ｓｏｌｇｅｌ，ｈｙｄｒｏｔｈｅｒｍａｌａｎｄｍｉｃｒｏｗａｖｅａｓｓｉｓｔｅｄｈｅａｔｉｎｇ）ａｎｄｍｏｄｉｆｉｃａｔｉｏｎｍｅｔｈ ｏｄｓ（ｍｏｒｐｈｏｌｏｇｙｃｏｎｔｒｏｌ，ｄｏｐｉｎｇａｎｄｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒｒｅｃｏｍｂｉｎａｔｉｏｎｏｆｍｅｔａｌｌｉｃａｎｄｎｏｎｍｅｔａｌｌｉｃｅｌｅｍｅｎｔｓ） ｗｅｒｅｃｏｎｃｌｕｄｅｄ，ａｎｄｉｔｓａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｉｎｗａｔｅｒｔｒｅａｔｍｅｎｔｗａｓａｌｓｏｂｅｅｎｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ，ａｎｄｓｏｍｅｐｒｏｓｐｅｃｔｓａｃ ｃｏｒｄｉｎｇｔｏｉｔｓｅｘｉｓｔｉｎｇｄｅｆｅｃｔｓｗｅｒｅｐｕｔｆｏｒｗａｒｄ． Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：βＧａ２Ｏ３；ｐｈｏｔｏｃａｔａｌｙｓｉｓ；ｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎ；ｍｏｄｉｆｉｃａｔｉｏｎ