光催化材料的异质结电荷分离研究现状

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简析光催化技术及其研究现状

简析光催化技术及其研究现状杭子清(南通市生态环境监控中心江苏南通226007)摘要：随着环境污染问题日益加剧，人们逐渐意识到环境保护的重要性，近年来各种水处理技术逐渐受到科学家们的青睐,其中，高级氧化技术中的光催化氧化技术也逐渐成为广大研究学者的热门研究方向0文章以光催化氧化技术入手，综述了光催化反应的基本原理、光催化反应影响因素以及光催化技术的发展现状，同时讨论了光催化氧化技术今后可能的发展趋势，可以为光催化技术的研究及发展及提供参考和借鉴，同时为环境保护行业的发展提供更多参考方向。

关键词：半导体；光催化；光催化活性引言随着化工、医药!服装等工业行业的迅猛发展，人类社会的生产力在大幅度提升,经济也在逐年增长,与此同时,工业生产带来的环境污染问题也愈加严重，目前显然已成为当今社会亟待解决的问题之一，因此，当今社会人类和自然环境的可持续发展变得尤为重要，治理并修复环境污染，同时开发新型可再生能源势必会成为当今形势下科学研究的主流方向。

印染废水、医药废水等各种工业废水中存在大量有毒有害的物质"这些物质具有较高的生物活性、缓慢的生物降解性和假性持续性等特点，长期暴露于环境，不但会威胁人体健康，还会破坏生态系统的平衡。

目前对于有机污染物的去除技术有吸附、絮凝、生物氧化和高级氧化法等，传统的处理工艺存在二次污染、去除不彻底、有效度差、选择性高等缺点，限制了其大规模应用，相比之下，高级氧化技术中的非均相光催化氧化技术，由于具有高效、价格低廉、工艺简单等优势，被广泛应用于有机污染物的去除当中叫1光催化技术基本原理化能化为化学能的过程。

根据固体能带理论，这些半导体材料的能带结构是由填满电子的价带(VB'和空的高能导带(CB)构成，而且他们之间是不连续的，因此在价带和导带之间存在一个禁带，我们把价带顶和导带底之间能量差称为禁带宽度(Eg)0具体光催化的基本原理如图1所示，主要包括以下几个过程叫(1)光的激发过程#当以大于禁带宽度(hv!Eg'的光照射半时，其价带上的电子受到激发跃迁至导带上形成光生电子(e0)，同时在价带上留下等量的空穴(h1),二者形成光生电子空穴对，也称为光生载流子#(2)载流子的迁移过程#是指在内部电场的作用下，光生电子空穴对可以得到有效分离同时迁移至半导体的表面# (3)氧化还原反应过程#光生电子可以与溶液中溶解的。

26458026_钼酸铋基异质结型光催化材料的研究进展

钼酸铋基异质结型光催化材料的研究进展焦长泉,易均辉,莫惠媚,李芝霖,赵汇斌(广东石油化工学院化学工程学院,广东茂名525000)[摘要]人类面临着能源短缺和环境污染两大难题,而光催化技术的发展对于这两大问题的解决具有重要意义。

光催化技术的核心是光催化剂。

在众多的光催化剂中,钼酸铋由于具有独特的钙钛片层状结构和优良的可见光催化性能,近年来引起了研究者的广泛关注。

重点概述了钼酸铋基异质结光催化材料的构建方法和典型的钼酸铋基异质结体系,系统地归纳了各种钼酸铋基异质结型光催化材料的催化活性和应用领域,并对钼酸铋基异质结型光催化材料的发展方向进行了展望。

[关键词]钼酸铋;异质结;构建方法;光催化;研究进展[中图分类号]X703[文献标识码]A[文章编号]1005-829X (2021)02-0001-07Research progress on bismuth molybdate heterojunction of photocatalytic materialsJiao Changquan ,Yi Junhui ,Mo Huimei ,Li Zhilin ,Zhao Huibin(College of Chemical Engineering ,Guangdong University of Petrochemical Technology ,Maoming 525000,China )Abstract :Human beings are facing with two major problems :energy shortage and environmental pollution.The de ⁃velopment of photocatalysis technology plays a crucial role in solving these two problems.The core of photocatalytic technology is photocatalyst.Among most photocatalysts ,bismuth molybdate has attracted much attention in recent years due to its unique layered structure and excellent visible light photocatalytic performance.This paper focus to summarize the construction methods and typical heterojunction systems of bismuth molybdate based heterojunction photocatalysis materials ,and the catalytic activities and application fields of various bismuth molybdate based hetero ⁃junction materials are outlined systematically.Finally ,the future development of bismuth molybdate based heterojun ⁃ction photocatalytic materials is prospected.Key words :bismuth molybdate ;heterojunction ;construction method ;photocatalysis ;research progress[基金项目]国家自然科学基金项目(21777034);广东省自然科学基金项目(2019A1515012130);茂名市科技计划项目(2019412);国家级大学生创新创业项目(201911656017);广东省科技大专项(2020S00059)近几十年来,随着经济的飞速发展,人类面临着能源短缺和环境污染两大难题,人与自然和谐发展问题日益突出。

光催化研究进展

光催化材料最新研究进展1.简介当今世界正面临着能源短缺和环境污染的严峻挑战,解决这两大问题是人类社会实现可持续发展的迫切需要。

中国既是能源短缺国，又是能源消耗大国。

近年来，伴随社会经济的快速发展，中国石油对外依存度不断攀升,已经严重影响国家经济健康发展和社会稳定，并威胁到国家能源安全。

同时，石油等化石能源的过度消耗导致污染物大量排放，加剧了环境污染，尤其是我国近年来雾霾天气的频繁出现，严重影响了人民的生活和身体健康，开发和利用太阳能是解决这一难题的有效方法之一。

我国太阳能资源十分丰富，每年可供开发利用的太阳能约 1.6X1O15W，大约是2010年中国能源消耗的500 倍。

从长远看，太阳能的有效开发与利用对优化中国能源结构具有重大意义。

然而太阳能存在能量密度低、分布不均匀、昼夜/季节变化大、不易储存等缺点。

如图 1 所示，光催化技术可以将太阳能转换为氢能。

氢能能量密度高、清洁环保、使用方便，被认为是一种理想的能源载体。

目前氢能的利用技术逐渐趋于成熟，以氢气为燃料的燃料电池已开始实用化，氢气汽车和氢气汽轮机等一些“绿色能源”产品已开始投入市场。

氢利用技术的成熟提高了对制氢技术快速发展的要求。

高效、低成本、大规模制氢技术的开发成为了氢经济”时代的迫切需求。

自20世纪70年代日本科学家利用TiO2光催化分解水产生氢气和氧气以来，光催化材料一直是国内外研究的热点之一。

光催化太阳能制氢方法是一种成本低廉、集光转换与能量存储于一体的方法，该领域的研究越来越受到各国的广泛关注。

国际上光催化材料研究竞争十分激烈。

光催化材料不仅具有分解水制氢的功能,而且具有环境净化功能。

利用光催化材料净化空气和水已成为当今世界引人注目的高新环境净化技术。

太阳能转换效率是制约光催化技术走向实用化的关键因素之一，光催化材料的光响应范围决定了太阳能转换氢能的最大理论转化效率。

光催化领域经过40余年的发展和积累，正孕育着重大突破，光催化太阳能转换效率不断提高，光催化技术正处于迈向大规模应用的关键阶段，国际竞争十分激烈。

对p-n异质结ZnO-Cu2O复合光催化剂的研究分析

应液迅速混合，形成气-液-固悬浮液，生产的硫颗颗粒细小易附着于溶液中的小气泡上浮到液面，形成硫泡沫层，从而阻碍了硫的完全沉降与回收，使过滤困难。

临界流体系统公司建议用表面活性剂可提高硫的颗粒度，改善过滤性能，例加入癸醇后，硫粒度由原来的1.9μm增大到23.8μm。

7国外硫磺分离工艺研究成果为解决硫磺回收问题，日本学者做了很多的研究。

在低于硫熔点(55~80℃)和加压条件下，用含Fe3+的强酸性溶液氧化吸收H2S，并在高于硫熔点(130℃)的温度下分离熔融态硫磺。

此方法的优点是可得到高纯度的硫磺，不足之处是形成的硫磺中含有漂浮的硫磺粒子。

此外，这样生成的硫磺以胶体状态存在，粘性很大，所以难于分离，需要在分离设备之前添加搅拌设备以加速硫磺聚集。

为了进一步研究，一些日本学者提出用一种吸收剂分离漂浮状态的硫磺，但是效果不好。

日本专利NO58，323/1988中，还有一些日本学者改进了工艺过程：将漂浮的硫粒子引入一个沉淀分离器，接着进入液-固分离器，减轻了液固分离器的负担。

但是这些方法存在的共同问题是吸收塔的类型和操作条件的不同，会造成漂浮硫磺颗粒的数量增加，这样使吸收塔内部结构复杂，操作步骤繁琐，工艺过程复杂。

在欧洲专利EP0464，532中，将上述方法进行了改进，氧化吸收过程仍在高于硫磺熔点的温度下进行，但是分离硫磺之前，先将分散在溶液中熔融状态的硫磺颗粒聚并成大颗粒。

这样不仅提高了硫磺了分离效率，减小了分离设备体积，而且稳定了电解效率。

8结语尽管很多学者就H2S制氢过程中硫磺分离做了一些研究，但是都未能取得满意的成绩。

所以间接电解H2S制氢过程中硫磺分离的技术继续值得去研究。

只有硫磺分离技术有所突破，才能是间接电解H2S进一步改进，氢气资源真正的被利用。

参考文献：[1]鄂利海,周定,雒怀庆等.电化学间接氧化法处理H2S气体的研究.化工环保,2001,24(1):6-10.[2]鄂利海,栾耕时,武开军等.用Fe3＋盐间接电化学氧化法吸收硫化氢制氢工艺.抚顺石油学院学报,1998,18(24):9-13. [3]Clarke E T,Solouki T,Russel D V,et al.Transformation of Polysulfidic Sulfur to Element Sulfur in a Chelated Iron Hydro⁃gen Sulfide Oxidation Process.Analytica Chimica Acta,1994, (299):97-111.[4]刘常青,张平民,陈启元.温度对含硫化氢废气氧化吸收的影响.中南工业大学学报,1998,29(4):347-350.[5]罗文利,赵永丰.从硫化氢中回收氢气和硫磺的方法.石油大学学报,1994,18(4):99.[6]刘相,李发永,曹作刚等.炼厂酸性气体吸收工艺的实验研究.石油大学学报(自然版),2005,29(3):112-115.[7]刘团练.间接电解硫化氢制氢的方法改进(硕士学位论文).北京:中国石油大学(北京),2004.基金项目：榆林职业技术学院项目名称：硫化氢制氢过程中强化硫磺分离技术研究项目编号:K201607作者简介：李培艳，女，(1984-)，陕西榆林人，汉，硕士，讲师，研究方向：化工工艺。

光催化材料的研究与进展

光催化材料的研究与进展洛阳理工学院吴华光 B08010319 摘要：光催化降解污染物是近年来发展起来的一种节能、高效的绿色环保新技术．它在去除空气中有害物质 ,废水中有机污染物的光催化降解 ,废水中重金属污染物的降解，饮用水的深度的处理，除臭，杀菌防霉等方面都有重要作用，但是作为新功能材料，它也面临着很多局限性：催化效率不高，催化剂产量不高，有些催化剂中含有有害重金属离子可能存在污染现象。

但是我们也应当看到他巨大的发展潜力和市场利用价值，作为处理环境污染的一种方式，它以零二次污染，能源消耗为零，自发进行无需监控等优势必将居于污染控制的鳌头。

本文介绍了一些关于光催化研究的制备与发展方向的思考，光催化正在以 TiO 2，ZnO 为主导多种非重金属离子掺杂，趋于多样化的制备方法方向发展。

关键字：光催化催化效率正文：光催化（Photocatalysis ）是一种在催化剂存在下的光化学反应，是光化学与催化剂的有机结合，因此光和催化剂是光催化的必要条件。

“光催化 ”定义为:通过催化剂对光的吸收而进行的催化反应（a catalytic reaction involving light absorption by a catalyst or a substrate 。

）氧化钛（TiO 2 ）具有稳定的结构、优良的光催化性能及无毒等特点，是近年研究最多的光催化剂，但是，TiO 2具有大的禁带宽度，其值为 3．2 eV ，只能吸收波长 A ≤387 11111 的紫外光，不能有效地利用太阳能，光催化或能量转换效率偏低，使它的应用受到限制。

因此，研制新型光催化剂、提高光催化剂的催化活性仍是重要的研究课题 [1] 。

复合掺杂不同半导体，利用不同半导体导带和价带能级的差异分离光生载流子，降低复合几率，提高量子效率，成为提高光催化材料性能的有效方法 [2-5] 。

S_型异质结H2O2_光催化剂的研究进展

物理化学学报Acta Phys. -Chim. Sin. 2023, 39 (6), 2212010 (1 of 18)Received: December 5, 2022; Revised: January 20, 2023; Accepted: January 25, 2023; Published online: February 3, 2023. *Correspondingauthors.Emails:****************.cn(Y.L.),***************.cn(L.Z.);Tel.:+86-131********(Y.L).This work is supported by the National Natural Science Foundation of China (22008185, 22008187), Shaanxi Provincial Key Research and Development Program, China (2022GY-166; 2022GY-161), Scientific Research Program Funded by Shaanxi Provincial Education Department, China (22JK0406), and Training Program of Innovation and Entrepreneurship for Undergraduates, China (S202210709063).国家自然科学基金(22008185, 22008187), 陕西省科技厅重点研发计划项目(2022GY-166, 2022GY-161), 陕西省教育厅自然专项(22JK0406), 西安工程大学大学生创新创业训练计划项目(S202210709063)© Editorial office of Acta Physico-Chimica Sinica[Review]doi: 10.3866/PKU.WHXB202212010Review of S-Scheme Heterojunction Photocatalyst for H 2O 2 ProductionKeyu Zhang, Yunfeng Li *, Shidan Yuan, Luohong Zhang *, Qian WangCollege of Environmental and Chemical Engineering, Xi’an Key Laboratory of Textile Chemical Engineering Auxiliaries, Xi’ an Polytechnic University, Xi’ an 710048, China.Abstract: Rapid industrialization throughout the 20th and 21st centuries has led to the excessive consumption of fossil fuels to satisfy global energy demands. The dominant use of these fuel sources is the main cause of the ever-increasing environmental issues that greatly threaten humanity. Therefore, the development of renewable energy sources is fundamental to solving environmental issues. Solar energy has received widespread attention over the past decades as a green and sustainable energy source. Solar radiation-induced photocatalytic processes on the surface of semiconductor materials are able to convert solar energy into other energy sources for storage and further applications. However, the preparation of highly efficient and stable photocatalysts remains challenging. Recently, a new step-scheme (S-scheme) carrier migration mechanism was reported that solves the drawbacks of carrier migration inconventional heterojunction photocatalysts. The S-scheme heterojunction not only effectively solves the carrier migration problem and achieves fast separation but also preserves the powerful redox abilities and improves the catalytic performance of the photocatalytic system. To date, various S-scheme heterojunctions have been developed and employed to convert solar energy into useful chemical fuels to decrease the reliance on fossil fuels. Furthermore, these systems can also be used to degrade pollutants and reduce the harmful impact on the environment associated with the consumption of fossil fuels, including H 2 evolution, pollutant degradation, and the reduction of CO 2. H 2O 2 has been used as an effective, multipurpose, and green oxidizing agent in many applications including pollutant purification, medical disinfection, and chemical synthesis. It has also been used as a high-density energy carrier for fuel cells, with only water and oxygen produced as by-products. Photocatalytic technology provides a low-cost, environmentally friendly, and safe way to produce H 2O 2, requiring only solar energy, H 2O, and O 2 gas as raw materials. This paper reviews new S-scheme heterojunction designs for photocatalytic H 2O 2 production, including g-C 3N 4-, sulfide-, TiO 2-, and ZnO-based S-scheme heterojunctions. The main principles of photocatalytic H 2O 2 production and the formation mechanism of the S-scheme heterojunction are also discussed. In addition, effective advanced characterization methods for S-scheme heterojunctions have been analyzed. Finally, the challenges that need to be addressed and the direction of future research are identified to provide new methods for the development of high-performance photocatalysts for H 2O 2 production. Key Words: Photocatalysis; S-scheme heterojunction;H 2O 2 generation; Charge transferS型异质结H2O2光催化剂的研究进展张珂瑜，李云锋*，袁仕丹，张洛红*，王倩西安工程大学环境与化学工程学院，纺织化工助剂西安重点实验室，西安710048摘要：随着现代经济和工业的快速发展，传统化石能源的过度开发和消耗造成了日益严重的环境污染和能源危机，极大地威胁着我们的健康和生活。

AgIAgBrSiO2异质结纳米复合材料的制备及其光催化降解研究

AgI-AgBr/SiO2异质结纳米复合材料的制备及其光催化降解研究随着经济水平的不断发展，人们生活质量的不断提高，人们的健康意识也不断加深，追求健康的生存环境已经成为人们目标。

然而目前在治理水体中难以降解的有机污染物时通常采用的大部分光催化剂只有在紫外光下才具有催化活性，不能够有效利用自然界的大部分可见光，因此利用半导体技术制备具有可见光催化活性的光催化剂成为了目前研究的热点，本研究主要目的是研究一种利用可见光对水体中有机污染物进行降解的半导体光催化剂。

本研究以有序介孔SiO2为载体，首先用沉积-沉淀法制备AgBr/SiO2复合材料，利用AgI的溶度积比AgBr的小，采用简单的离子交换手段，用I-取代AgBr中的部分Br-即可在AgBr的表面生成AgI，构建AgI/AgBr异质结，制备AgI-AgBr/SiO2异质结构纳米复合材料，这样就将介孔SiO2与AgX有效的结合起来，形成了具有高比表面积及特殊性能的纳米复合颗粒。

Ag本身具有的光敏性能在与介孔二氧化硅复合后将得到进一步的继承甚至加强，这种具有新颖结构的无机复合材料在催化、吸附分离、光电、生物等领域具有更加广泛的应用。

国内外研究现状：有序介孔二氧化硅材料具有以下主要特征：(1)大的比表面积和孔道容量；(2)材料颗粒外形规则，且具有可控性；(3)孔道结构规则并且保持高度的有序性；(4)孔径均匀分布窄，并在一定纳米范围内(2nm~10nm)连续可调；(5)具有很好的水热稳定性[1,2]。

这些特性使其在催化、吸附脱附方面有很重要的应用，并且近几年逐渐发展成为一种良好的载体材料。

由于氧化硅材料具有无毒、原材料丰富、生物兼容性好并且制备技术成熟等优点使其成为目前研究开发的热点[3]。

各种新型的二氧化硅复合材料也不断的被研究出来，并且应用于各个领域。

AgX由于其独特的光敏性，目前已越来越多的被应用到光催化剂制备领域，通常通过沉积-沉淀法负载到各种载体上，形成各种复合型光催化剂。

g—C3N4-TiO2光催化研究进展

g—C3N4-TiO2光催化研究进展环境污染和能源短缺已经给人类的健康和生命带来了巨大的危害，因此，它们已经成为全社会面临的两个全球性问题。

光催化作为解决环境和能源问题的有效途径，已经成为时代的需要，引起了研究者的广泛关注。

在众多半导体光催化剂中，TiO2已经成为环境净化的标杆，用于多种有机物、病毒、细菌、真菌、藻类和癌细胞研究领域，可以将有机污染物完全降解并矿化成CO2、H2O和无害无机物。

但是，TiO2的禁带宽度仅为3.2ev，对地球太阳光的吸收利用率仅占5%，所以，研究者们提出了许多改性方法。

1TiO2改性研究进展在已经研究的各种光催化剂中，TiO2被认为是最有潜力的一种，因为它具有成本低、无毒、性能稳定的优点。

在实际应用中，二氧化钛因其较强的光催化性能、化学和生物惰性、高光化学稳定性被广泛应用于有机化合物的分解中。

然而，传统TiO2在催化效果上存在缺陷，主要是由以下两个方面引起的。

一方面，约3.2 eV的带隙使其只能吸收紫外线区域的光，对可见光的吸收几乎为零，从而没有有效利用地球太阳光资源；另一方面，光生电子和空穴的复合现象严重，极大地限制了TiO2的催化性能[1-3]。

目前，已经报道了各种提高TiO2催化活性的改性方法，如非金属氧化物负载、半导体材料表面吸附可发生敏化的染料，或带有磁性的Fe离子混摻等，都很有效的激发了光催化活性。

G.Scarduelli等采用射频磁控法制备了TiO2、N掺杂TiO2、V（钒）掺杂TiO2和V-N共掺杂TiO2薄膜。

研究表明，N掺杂、V掺杂和V-N共掺杂分别使TiO2的带隙降低到3.0eV、2.8eV和2.5eV。

通过对亚甲基蓝、氯酚和硝基苯酚降解观察到，与单掺杂和未掺杂TiO2相比，因可见光吸收光谱拓宽和降低光生电荷复合等因素，V-N共掺杂TiO2具有最高的光催化活性。

Mehrzad Feilizadeh等采用溶胶-凝胶法成功地合成了镧系/聚乙二醇修饰的TiO2（La/Peg/TiO2）。

生物炭异质结光催化剂

生物炭异质结光催化剂-概述说明以及解释1.引言1.1 概述生物炭异质结光催化剂是一种具有潜在应用前景的新型功能材料。

随着环境污染日益严重和可再生能源需求不断增长，光催化技术被广泛应用于水处理、空气净化以及能源转化等领域。

生物炭作为一种来源广泛、价格低廉且可再生的碳材料，其表面结构多孔且具有丰富的官能团，使其成为理想的光催化剂载体。

相较于传统的生物炭光催化剂，生物炭异质结光催化剂通过引入不同种类的异质结，可以有效提高光催化性能，并拓展其应用范围。

本文将对生物炭异质结光催化剂的制备方法、光催化剂的基本原理以及其研究现状进行全面介绍，旨在为读者提供对该领域的深入了解，并探讨其应用前景和未来研究方向。

通过对相关文献的梳理和分析，我们将总结生物炭异质结光催化剂在环境保护和能源转化方面的重要性，以及其在实际应用中的潜在挑战和机遇。

1.2 文章结构文章结构部分的内容：本文主要分为引言、正文和结论三个部分。

引言部分将首先概述生物炭异质结光催化剂的研究背景和意义，介绍生物炭的制备方法以及光催化剂的基本原理，引出本文的研究重点。

文章结构部分将简要介绍本文的结构框架，让读者对整篇文章的内容有一个整体的了解。

正文部分将包括生物炭的制备方法、光催化剂的基本原理以及生物炭异质结光催化剂的研究现状。

通过对生物炭的制备方法和光催化剂原理的介绍，使读者对生物炭异质结光催化剂有一个更深入的了解，从而理解本文的研究意义和现状。

结论部分将探讨生物炭异质结光催化剂的应用前景、未来研究方向以及总结本文的主要内容。

通过对生物炭异质结光催化剂的应用前景和未来研究方向的探讨，展望该领域的发展前景，为读者提供对该领域未来发展方向的参考。

同时，总结本文的主要内容，强调研究的重点和成果，为读者对整篇文章的理解提供一个概括性的结论。

1.3 目的:本文旨在介绍生物炭异质结光催化剂的研究现状和应用前景，探讨其在环境保护、能源开发等领域的潜在应用价值。

通过深入分析生物炭的制备方法、光催化剂的基本原理以及生物炭异质结光催化剂的特点，旨在促进该领域的研究进展，推动现有技术的应用和改进，为解决环境污染、减少能源消耗等问题提供新的解决方案。

p-n异质结光催化剂的制备及性能的研究进展

p-n异质结光催化剂的制备及性能的研究进展郑先君;黄娟;魏丽芳;魏明宝;魏永杰【摘要】p-n异质结光催化剂材料因其具有特殊的能带结构和载流子输送特性,在光催化领域得到重视.本文重点介绍各种类型的P-n异质结光催化剂的研究现状,并对未来的研究方向进行了展望.【期刊名称】《河南化工》【年(卷),期】2011(028)005【总页数】3页(P21-23)【关键词】p-n异质结;光催化剂;应用【作者】郑先君;黄娟;魏丽芳;魏明宝;魏永杰【作者单位】郑州轻工业学院材料与化学工程学院,河南,郑州,450002;郑州轻工业学院材料与化学工程学院,河南,郑州,450002;郑州轻工业学院材料与化学工程学院,河南,郑州,450002;郑州轻工业学院材料与化学工程学院,河南,郑州,450002;郑州轻工业学院材料与化学工程学院,河南,郑州,450002【正文语种】中文【中图分类】TQ428.6Abstract:Due to its unique conduction bands and special electron transmission character，p － n heterojunction － type photocatalysts are received much attention in photocatalytic researches.In this paper，all kinds of p－n heterojunction－type photocatalysts are introduced.The ofpreparation stateus and application are mainly discussed，Further research in this field are analyzed.Key words:p－n heterojunction;photocatalyst;application光催化半导体材料按照载流子特性可分为n型半导体和p型半导体。

光催化材料的研究概况

关键因素
光催化材料本身的光生载流子激发、分离、输运行为
制约光催化反应发生的多相界面作用行为
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高效新型光催化材料？
原因：现有的许多光催化材料的光响应范围窄，量子转换效率低（催化剂活性），太阳能利用率低。
具备条件
附：低于420nm左右的紫外光能量大概只占太阳光能的4%，如何利用可见
异质结
复合半导体
固溶体
异质结利用内建电场使得载流子传输具有定向性，
因而有效地分离电子一空穴，降低复合。利用窄带隙半
导体与宽带隙半导体形成异质结可以有效地拓宽光响应范围
利用两种半导体形成固溶体，其性质随各个组元在固溶体中所占百分比而变化，可以实现对半导体带隙的连续可调，因而固溶体半导体光催化材料近年来得到了广泛发展
吸附在纳米颗粒表面的溶解氧俘获电子形成超氧负离子,而空穴将吸附在催化剂表面的氢氧根离子和水氧化成氢氧自由基。而超氧负离子和氢氧自由基具有很强的氧化性,能将绝大多数的有机物氧化至最终产物 CO2和H2O,甚至对一些无机物也能彻底分解。
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影响光催化反应的关键因素
发现：无论是光催化分解水还是光催化环境净化，二者均需要半导体具有合适的导价带位置以保证光激发的电子一空穴具有匹配的还原一氧化能力发生光催化反应
光乃至红外光能量，是决定光催化材料能否在得以大规模实际应用的先决条件。常规 TiO2 只能在紫外光响应，虽然通过搀杂改性，其吸收边得以红移，但效果还不够理想。因此，开发可见光响应的高效光催化材料是该领域的研究热点。
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光催化材料的开发现状与研究方法
目前国内外光催材料的研究多数停留在二氧化钛及相关修饰,尽管这些工作卓有成效，但是在规模化利用太阳能方面还远远不够。光催化研究的关键问题之一是发展能够在太阳光下高效工作的稳定、低成本半导体光催化材料。为了与传统的TiO2 ，SrTiO3等仅具有紫外光响应的光催化材料相区别，人们称具有可见光响应的光催化材料为新型光催化材料。

异质结发展现状及原理

异质结发展现状及原理pn结是组成集成电路的主要细胞。

50年代pn结晶体管的发明和其后的发展奠定了这一划时代的技术革命的基础。

pn结是在一块半导体单晶中用掺杂的办法做成两个导电类型不同的部分。

一般pn结的两边是用同一种材料做成的(例如锗、硅及砷化镓等)，所以称之为“同质结”。

如果把两种不同的半导体材料做成一块单晶，就称之为“异质结“。

结两边的导电类型由掺杂来控制，掺杂类型相同的为“同型异质结”。

掺杂类型不同的称为“异型异质结”。

另外,异质结又可分为突变型异质结和缓变型异质结,当前人们研究较多的是突变型异质结。

1 异质结器件的发展过程pn结是组成集成电路的主要细胞,50年代pn结晶体管的发明及其后的发展奠定了现代电子技术和信息革命的基础。

1947年12月,肖克莱、巴丁和布拉顿三人发明点接触晶体管。

1956年三人因为发明晶体管对科学所做的杰出贡献,共同获得了科学技术界的最高荣誉——诺贝尔物理学奖。

1949年肖克莱提出pn结理论,以此研究pn结的物理性质和晶体管的放大作用,这就是著名的晶体管放大效应。

由于技术条件的限制,当时未能制成pn结型晶体管,直到1950年才试制出第一个pn结型晶体管。

这种晶体管成功地克服了点接触型晶体管不稳定、噪声大、信号放大倍数小的缺点。

1957年,克罗默指出有导电类型相反的两种半导体材料制成异质结,比同质结具有更高的注入效率。

1962年,Anderson提出了异质结的理论模型,他理想的假定两种半导体材料具有相同的晶体结构,晶格常数和热膨胀系数,基本说明了电流输运过程。

1968年美国的贝尔实验室和苏联的约飞研究所都宣布做成了双异质结激光器。

1968年美国的贝尔实验室和RCA公司以及苏联的约飞研究所都宣布做成了GaAs—AlxGal—。

As双异质结激光器l；人5)．他们选择了晶格失配很小的多元合金区溶体做异质结对．在70年代里，异质结的生长工艺技术取得了十分巨大的进展．液相夕随(LPE)、气相外延(VPE)、金属有机化学气相沉积(MO—CVD)和分子束外延(MBE)等先进的材料生长方法相继出现，因而使异质结的生长日趋完善。

异质结 science 光催化-概述说明以及解释

异质结science 光催化-概述说明以及解释1.引言1.1 概述概述随着社会的发展和环境问题的日益突出，寻找一种高效、可持续的能源和环境治理手段成为了科学家们的共同关注。

在这方面，光催化技术作为一种有巨大潜力的技术，逐渐引起了广泛的关注和研究。

光催化技术借助于光能的转化和利用，通过光生电子-空穴对的产生和利用，实现了一系列的能源转化和环境治理过程。

其中，异质结在光催化中具有重要作用。

异质结由两种或多种不同材料的界面组成，通过在界面上形成能带偏差，从而实现光生电子-空穴对的高效分离。

这种异质结的能带偏差使得光生电子和空穴有利于在异质结界面上进行化学反应，达到了光催化技术的高效转化。

光催化技术在环境治理领域的应用广泛，如水污染治理、VOCs处理、二氧化碳减排等。

而异质结在其中的作用是不可忽视的。

通过合理设计和调控异质结的结构和组分，可以实现对特定污染物的高效降解和转化，从而达到环境净化的目的。

此外，对于能源转化领域而言，光催化技术也具备巨大的潜力。

通过利用太阳能等清洁能源，光催化技术可以实现水分解产氢、太阳能电池等能源转化过程。

而异质结的引入，可以进一步提高光催化材料的光吸收和电子传输效率，实现光催化过程的可持续和高效转化。

综上所述，异质结在光催化中具有重要作用，通过其独特的能带结构和界面特性，实现了光生电子-空穴对的高效分离和利用。

因此，深入研究异质结在光催化中的应用以及其调控机制，将为环境治理和能源转化领域的发展提供新的思路和解决方案。

在本文接下来的部分，将介绍光催化技术的原理和异质结的相关研究进展，以期为读者带来全面而深入的了解。

文章结构部分的内容可以编写如下：1.2 文章结构本文主要分为三个部分，包括引言、正文和结论。

引言部分主要介绍本文研究的背景和意义，首先概述了异质结科学和光催化技术的研究现状以及其在环境治理、能源转化等领域的重要性。

接着，简要说明了本文的结构，即分别介绍异质结的基本概念和光催化的原理，然后探讨异质结在光催化中的应用，并对未来的发展进行展望。

光催化技术研究现状与进展

5to drying of coatings. 2015, 229(3): 235-249.[8] Stefano Carrà,Deborah Pinoci,Sergio Carrà.A model for the drying process during film formation in waterborne acrylic coatings[J].Macromolecular Symposia, 2002,187(1):585-596.[9] Tong Tang,Zeguang Lu,Ge Zhou,et al.Effect of air velocity in dehumidification drying environment on one-component waterborne wood top coating drying process[J]. Drying Technology,2016,34(13):1583-1592.[10] Francisco J.Gómez-de la Cruz,José M.Palomar-Carnicero,Quetzalcoatl Hernández-Escobedo,et al. Determination of the drying rate and effective diffusivity coefficients during convective drying of two-phaseolive mill waste at rotary dryers drying conditions for theirapplication[J].Renewable Energy,2020,153:900-910.[11] A.Mihaila,C.Lisa,A-M.Ipate,M.F.Zaltariov,D. Rusu,I.M ăm ălig ă,G.Lisa.Determination of the effective diffusion coefficient during the drying of paint and varnish films applied on fir wood[J].Progress in Organic Coatings,2019,137.[12] Tereza Heinisch,Vladimír Bajzík,Lubo š Hes.New methodology and instrument for determination of the isothermal drying rate of cotton and polypropylene fabrics at constant air velocity[J].Engineered Fibers and Fabrics,2019,14.作者简介：张洪磊（1989- ），男，河北保定，硕士，中级工程师，研究方向：银盐记录材料。

gC3N4光催化性能的研究进展

gC3N4光催化性能的研究进展一、本文概述1、介绍gC3N4的基本性质和应用背景。

石墨相氮化碳（gC3N4）是一种新兴的二维纳米材料，因其独特的电子结构和物理化学性质，在光催化领域引起了广泛关注。

gC3N4具有类似于石墨烯的层状结构，但其组成元素为碳和氮，而非石墨烯中的纯碳。

这种结构赋予了gC3N4良好的化学稳定性和独特的光学特性。

在光照条件下，gC3N4能够有效吸收光能并转化为化学能，从而驱动光催化反应的发生。

近年来，随着环境污染问题的日益严重和能源需求的不断增长，光催化技术作为一种高效、环保的能源转换和污染物治理手段，受到了广泛研究。

gC3N4作为一种性能优异的光催化剂，在光解水产氢、有机物降解、二氧化碳还原等方面展现出巨大的应用潜力。

gC3N4还具有原料来源广泛、制备工艺简单、成本低廉等优点，使得其在光催化领域的应用前景十分广阔。

因此，对gC3N4光催化性能的研究不仅有助于推动光催化技术的发展，也为解决当前的环境和能源问题提供了新的思路和方法。

本文将对gC3N4光催化性能的研究进展进行综述，以期为相关领域的研究提供参考和借鉴。

2、阐述光催化技术的重要性和gC3N4在光催化领域的研究意义。

光催化技术，作为一种高效、环保的能源转换方式，近年来受到了广泛的关注和研究。

该技术利用光能激发催化剂产生电子-空穴对，进而驱动氧化还原反应的发生，实现光能向化学能的转换。

这种技术不仅可以在太阳能利用、环境治理、有机物合成等领域发挥重要作用，而且对于推动可持续发展和绿色化学的发展具有重要意义。

在众多光催化剂中，石墨相氮化碳（gC3N4）因其独特的结构和性质，成为了光催化领域的研究热点。

gC3N4是一种非金属半导体材料，具有合适的禁带宽度、良好的化学稳定性和丰富的表面活性位点，这些性质使得gC3N4在光催化领域具有广阔的应用前景。

gC3N4的制备原料丰富、成本低廉，且制备方法多样，这为其在实际应用中的推广提供了有力支持。

光催化材料的研究概况

光催化材料的开发现状与研究方法
目前国内外光催材料的研究多数停留在二氧化钛及相关修饰,尽管这些工作卓有成效，但是在规模化利用太阳能方面还远远不够。光催化研究的关键问题之一是发展能够在太阳光下高效工作的稳定、低成本半导体光催化材料。为了与传统的TiO2 ，SrTiO3等仅具有紫外光响应的光催化材料相区别，人们称具有可见光响应的光催化材料为新型光催化材料。
举个例子
异质结利用内建电场使得载流子传输具有定向性，以物理或者化学吸附方式与半导体氧化物相互作用，建立电性耦合有效地进行电荷转移，形成有机一半导体复合型光催化材料。目前，新型光催材料设计方法主要以量子化学计算方法为主。导体与宽带隙半导体形成异质结可以有效地拓宽光响应由于pn结内存在内建电场(从n区指向P区)，结两边的少数载流子向相反方向运动：P区电子穿过pn结进入n区，n区空穴穿过Pn结进入P 区，这样就实现了光致电荷的分离，提高光催化材料的催化活性提高光催化材料性能的途径实验证明1% 纳米二氧化钛浓度,自然光照射下作用24h对金黄色葡萄球菌、大肠杆菌和枯草杆菌黑色变种芽孢的抗菌率分别为97. 实验证明1% 纳米二氧化钛浓度,自然光照射下作用24h对金黄色葡萄球菌、大肠杆菌和枯草杆菌黑色变种芽孢的抗菌率分别为97. 导体与宽带隙半导体形成异质结可以有效地拓宽光响应影响光催化反应的关键因素
具备条件
附：低于420nm左右的紫外光能量大概只占太阳光能的4%，如何利用可见光乃至红外光能量，是决定光催化材料能否在得以大规模实际应用的先决条件。常规 TiO2 只能在紫外光响应，虽然通过搀杂改性，其吸收边得以红移，但效果还不够理想。因此，开发可见光响应的高效光催化材料是该领域的研究热点。
当然还有……
光催化材料的基本原理

《2024年基于异质结的Bi2WO6-Bi2O2CO3光催化剂制备及性能研究》范文

《基于异质结的Bi2WO6-Bi2O2CO3光催化剂制备及性能研究》篇一基于异质结的Bi2WO6-Bi2O2CO3光催化剂制备及性能研究一、引言随着环境污染和能源短缺问题的日益严重，光催化技术作为一种绿色、环保的能源转换和污染治理技术，受到了广泛关注。

其中，光催化剂是光催化技术的核心组成部分。

近年来，Bi2WO6和Bi2O2CO3因其优异的光催化性能和环保特性，被广泛应用于光催化领域。

本文以制备基于异质结的Bi2WO6/Bi2O2CO3光催化剂为主要研究对象，对其制备方法及性能进行深入研究。

二、文献综述光催化剂的制备方法和性能研究一直是光催化领域的热点。

Bi2WO6和Bi2O2CO3作为两种具有优异光催化性能的材料，其复合应用更是备受关注。

异质结光催化剂的制备方法主要包括溶胶-凝胶法、水热法、沉淀法等。

其中，溶胶-凝胶法因其操作简便、反应条件温和等优点，被广泛应用于光催化剂的制备。

异质结光催化剂的优点在于能够提高光生电子和空穴的分离效率，从而提高光催化性能。

Bi2WO6/Bi2O2CO3异质结光催化剂的制备及其性能研究已成为当前研究的热点。

然而，关于其制备过程中各参数对光催化性能的影响以及实际应用的报道仍需进一步深入。

三、实验方法本文采用溶胶-凝胶法制备Bi2WO6/Bi2O2CO3异质结光催化剂。

具体步骤如下：1. 制备Bi2WO6前驱体溶液；2. 制备Bi2O2CO3前驱体溶液；3. 将两种前驱体溶液按照一定比例混合，进行溶胶-凝胶反应；4. 将得到的凝胶进行干燥、煅烧，得到Bi2WO6/Bi2O2CO3异质结光催化剂。

在实验过程中，我们研究了不同比例、不同煅烧温度等因素对光催化剂性能的影响。

四、结果与讨论1. 催化剂表征通过XRD、SEM、TEM等手段对制备的Bi2WO6/Bi2O2CO3异质结光催化剂进行表征。

结果表明，随着Bi2O2CO3含量的增加，催化剂的晶体结构发生变化，形成了良好的异质结结构。

光催化材料发展现况及应用前景评估

光催化材料发展现况及应用前景评估引言：光催化材料是一种具有广泛应用前景的材料，可以利用太阳能或光源激发材料表面的光催化功能。

通过光催化反应，可以实现环境污染物的降解、能源的转化和存储、有机合成等许多重要反应。

本文将介绍光催化材料的发展现况，评估其应用前景，并探讨未来发展的潜力。

一、光催化材料的发展现况1. 光催化材料的分类光催化材料可以分为半导体光催化材料和非半导体光催化材料两大类。

半导体光催化材料主要包括二氧化钛、氧化锌、氯化锌等，具有良好的光吸收性能和电子传导性能，目前广泛用于环境污染物的光催化降解、水分解产氢等反应。

非半导体光催化材料包括贵金属催化剂和有机光催化剂等，具有催化活性高、可调控性强等优点，被广泛应用于有机合成和能源转化等领域。

2. 光催化材料的性能改进为了提高光催化材料的活性和稳定性，研究者们进行了大量的努力。

一方面，通过结构调控和界面修饰来调控光催化材料的光吸收性能、电子传递速率和表面活性位的暴露程度等。

例如，通过调控光催化材料的晶体结构和形貌，可以改变其光吸收效率和电子传输效率，进而提高催化活性。

另一方面，通过控制器材表面的波长选择性吸附，可以提高光催化材料对可见光的吸收，实现可见光催化反应。

这一方法可以大大拓宽光催化材料的应用范围。

3. 光催化材料的应用领域光催化材料在环境治理、能源转化和有机合成等领域具有广泛的应用前景。

在环境治理方面，利用光催化材料可以降解有机污染物、净化水体和空气等。

例如，通过将光催化材料固定在过滤材料上，可以制备高效的光催化过滤材料，用于水污染物的去除。

在能源转化方面，光催化材料可以实现太阳能的直接转化和储存。

例如，通过光催化材料的光解水反应，可以制备高纯度的氢气燃料。

在有机合成方面，光催化材料可以代替传统的热催化剂，实现有机反应的高效、高选择性和环境友好。

例如，利用光催化材料进行光催化还原反应和光催化氧化反应，可以实现高效的有机合成。

二、光催化材料的应用前景评估1. 环境治理：前景广阔随着环境污染问题的日益严重，对于高效、经济、环保的污染治理技术的需求日益迫切。

异质结纳米材料光催化性能

异质结纳米材料光催化性能异质结纳米材料是由不同类型的材料组成的复合材料，具有独特的物理、化学以及光学性质。

在光催化领域中，异质结纳米材料因其优异的光催化性能受到广泛关注。

本文将探讨异质结纳米材料的光催化性能以及其在环境治理、清洁能源等方面的应用。

首先，异质结纳米材料的光催化性能取决于其材料组成以及结构特点。

异质结由两种或更多不同的材料组成，这些材料在能带结构和能量间隙方面存在差异。

这样的异质接口可以促进电荷分离和转移，增强光催化反应。

例如，在TiO2/SiO2异质结纳米材料中，TiO2的能带结构与SiO2不同，可以有效地分离光生载流子，提高光催化反应的效率。

其次，异质结纳米材料的光催化性能还与其晶体形貌和晶格结构密切相关。

一维、二维和三维异质结纳米材料的组成和结构可以调控它们的光催化性能。

例如，金属/氧化物复合纳米线具有大量的直接接触界面，在光催化反应中可以增加电荷传输速率。

异质结纳米材料的表面积也较大，有很多活性位点，这有利于反应物的吸附和光催化反应的进行。

此外，异质结纳米材料的光催化性能还受到其能带结构和能带对齐的影响。

异质界面的形成使得能带结构发生改变，产生价带偏移和能带弯曲现象。

这种改变使得异质结纳米材料具有可调控的光催化性能。

通过调节异质结纳米材料的成分和结构，可以选择性地吸收不同波长的光线，实现特定催化反应的高效催化。

在应用方面，异质结纳米材料的光催化性能显示了很大的潜力。

在环境治理方面，异质结纳米材料可用于水污染物、有机物和有害气体的降解。

例如，Fe2O3/TiO2异质结纳米材料能够利用可见光催化降解有机污染物。

在清洁能源领域，异质结纳米材料也可用于光电池、水分解和二氧化碳还原等方面。

例如，TiO2/量子点异质结纳米材料表现出优异的光电转换效率，是一种潜在的光电催化材料。

总结起来，异质结纳米材料具有优异的光催化性能，这归因于其组成、结构和能带特性的调控。

这种材料在环境治理、清洁能源等领域的应用前景十分广阔。