【PPT】半导体与金属催化剂结合(负载)作为光催化剂的优点(精)
合集下载
工业催化原理第五章半导体催化剂第二讲
用于合成有机化合物、高 分子材料、药物等。
02 半导体催化剂的催化原理
半导体催化剂的能带理论
能带理论是研究固体材料中电子结构的理论，它把电子在原子核周围运动的状况近似地看作具有一定 动能的粒子，这些粒子在运动过程中受到某种限制，被限制在一定的能量范围内，这个能量范围就被 称为能带。
半导体催化剂的能带结构由其导带和价带组成，导带和价带之间存在一个禁带。在光照或外加能量作 用下，电子可以从价带跃迁到导带，产生光电流或热电流，从而起到催化反应的作用。
3
反应动力学
在催化反应过程中，半导体催化剂的导带和价带 可参与电子转移和质子还原/氧化过程，从而影 响反应速率和选择性。
半导体催化剂的应用领域
01
02
03
环保领域
用于处理废气、废水中的 有害物质，如二氧化硫、 氮氧化物、有机污染物等。
能源领域
用于光解水制氢、燃料电 池催化剂、太阳能电池等。
化工领域
稳定性评价
总结词
稳定性是评价催化剂性能的重要指标之一， 它表示催化剂在长时间使用中的稳定性。
详细描述
稳定性是指催化剂在使用过程中保持其催化 性能的能力。催化剂的稳定性对其使用寿命 和工业化应用具有重要意义。稳定性评价通 常通过比较不同催化剂在长时间反应中的性 能变化来进行，包括活性、选择性等方面的 变化。
新催化反应开发
研究新的催化反应和反应条件，拓展催化剂的应用领域。
多相催化与均相催化的结合
结合多相催化和均相催化的优点，开发新型催化体系，满足特定反 应的需求。
生物催化与合成生物学
探索生物催化和合成生物学在工业催化中的应用，开发高效、环保 的生物催化体系。
THANKS FOR WATCHING
02 半导体催化剂的催化原理
半导体催化剂的能带理论
能带理论是研究固体材料中电子结构的理论，它把电子在原子核周围运动的状况近似地看作具有一定 动能的粒子，这些粒子在运动过程中受到某种限制，被限制在一定的能量范围内，这个能量范围就被 称为能带。
半导体催化剂的能带结构由其导带和价带组成，导带和价带之间存在一个禁带。在光照或外加能量作 用下，电子可以从价带跃迁到导带，产生光电流或热电流，从而起到催化反应的作用。
3
反应动力学
在催化反应过程中，半导体催化剂的导带和价带 可参与电子转移和质子还原/氧化过程，从而影 响反应速率和选择性。
半导体催化剂的应用领域
01
02
03
环保领域
用于处理废气、废水中的 有害物质，如二氧化硫、 氮氧化物、有机污染物等。
能源领域
用于光解水制氢、燃料电 池催化剂、太阳能电池等。
化工领域
稳定性评价
总结词
稳定性是评价催化剂性能的重要指标之一， 它表示催化剂在长时间使用中的稳定性。
详细描述
稳定性是指催化剂在使用过程中保持其催化 性能的能力。催化剂的稳定性对其使用寿命 和工业化应用具有重要意义。稳定性评价通 常通过比较不同催化剂在长时间反应中的性 能变化来进行，包括活性、选择性等方面的 变化。
新催化反应开发
研究新的催化反应和反应条件，拓展催化剂的应用领域。
多相催化与均相催化的结合
结合多相催化和均相催化的优点，开发新型催化体系，满足特定反 应的需求。
生物催化与合成生物学
探索生物催化和合成生物学在工业催化中的应用，开发高效、环保 的生物催化体系。
THANKS FOR WATCHING
半导体光催化基础光催化剂课件
半导体能带结构
能带理论
能带理论是描述固体中电 子运动的模型，它把电子 的运动状态分为不同的能 带。
价带和导带
价带是最高填满电子的能 带，导带是最低未被填满 电子的能带。
能隙
能隙是价带顶和导带底之 间的能量差，它决定了半 导体的光学和电学性质。
半导体光催化过程
光催化过程定义
光催化过程是在光的照射下，半导体 材料吸收能量，使得电子从价带跃迁 到导带，从而产生电子-空穴对的过程 。
化学沉淀法
总结词
化学沉淀法制备的光催化剂成本较低，但纯度较低。
详细描述
化学沉淀法是一种常用的光催化剂制备方法，通过向金属盐溶液中加入沉淀剂， 使金属离子形成沉淀物，再经过洗涤、干燥和热处理得到光催化剂。该方法制备 的光催化剂成本较低，但纯度较低，需要进一步提纯。
热解法
总结词
热解法制备的光催化剂具有较高的热稳定性和化学稳定性， 但制备过程需要高温条件。
详细描述
热解法是一种常用的光催化剂制备方法，通过将有机金属盐 或金属醇盐在高温下进行热解反应，得到光催化剂。该方法 制备的光催化剂具有较高的热稳定性和化学稳定性，但制备 过程需要高温条件，且原料成本较高。
其他制备方法
总结词
除了上述方法外，还有多种其他制备光催化剂的方法，如水热法、微波法等。
详细描述
光催化技术的发展历程
总结词
光催化技术的发展经历了基础研究、技术成熟和应用拓展三个阶段。
详细描述
光催化技术的研究始于上世纪70年代，最初主要是对光催化反应机理的基础研究。随着技术的不断发 展，进入90年代后，光催化技术逐渐走向成熟，并开始应用于实际生产中。目前，随着科研的深入和 技术进步，光催化技术的应用领域不断拓展，成为一种备受关注的环境友好型技术。
半导体光催化基础第一章半导体光催化物理基础第一讲幻灯片
• 当原子组成晶体后， 由于原子轨道间的 交迭，电子不再完 全局限在某一个原 子中，它可以由一 个原子转移到相邻 的原子上去，而且 可以从邻近的原子 转移到更远的原子 上去，以致任何一 个电子可以在整个 晶体中从一个原子 转移到另一个原子， 而不再属于哪一个 原子所有，这就是 晶体中电子的共有
化运动。
序言
• 能源问题
• 化石能源消耗速度加快，石油枯竭，新能 源开发迫在眉睫。
• 环境问题
• 环境污染日益加重，人类生存环境正受到 威胁。
自然界中植物的光合作用给人类以很好的启示， 这一过程也可以看作光催化反应。
6CO2＋12H2O＝C6H12O6＋6H2O+6O2+能量
Air Pollution
在两个相邻能带之间的区 域中，不存在电子的能级， 即不存在允许电子占有的 能级，因此在这个能量区 域中也不可能有电子，这 与单个原子中两能级之间 的能量区域中不可能有电 子一样。我们称这两个能 带之间的区域为“禁带” （Forbidden band）。
每个能带和禁带的宽度是由各种晶体的具体原子结构和晶体结构所决定的。禁带宽度一般 为零点几到几个电子伏特。由此得出两点结论：（1）同一晶体的某个能带，其宽度一定。 这是因为能带宽度主要取决于电子轨道的交迭程度，而对同一种晶体来说，原子间距是个 常数（晶格常数），所以各轨道的交迭程度显然也是一定的。（2）同一晶体的不同能带， 上面的宽，下面的窄。这是因为上面的能带与原子的外层轨道相对应，外层轨道交迭多， 能带就比较宽；相反，愈到下面，能带所对应的轨道愈在内层，彼此交迭少，能带也就愈 窄。由此可见，能带的宽窄实际上反映出有关电子共有化的自由程度。
• 晶体中的电子状态肯定和孤立原子中的电 子状态不同。特别是外层电子状态会发生 显著的变化。
光催化及材料课件
光催化及材料课件一、引言光催化是一种利用光能驱动化学反应的过程，具有高效、环保、可持续等优点。
光催化材料是实现这一过程的关键，其性能直接影响到光催化反应的效率和稳定性。
本课件将介绍光催化及材料的基本原理、分类、制备方法、表面改性以及在环保领域的应用。
二、光催化基本原理光催化反应的基本原理是：当光照射到光催化材料表面时，材料吸收光能并产生电子-空穴对。
这些电子和空穴具有很强的氧化还原能力，可以与吸附在材料表面的物质发生氧化还原反应，从而实现光催化过程。
三、光催化材料的分类根据材料的能带结构和光电特性，光催化材料可分为半导体光催化材料和非金属光催化材料。
半导体光催化材料是最常用的一类，包括氧化物、硫化物、氮化物等。
非金属光催化材料则主要包括碳基材料、石墨烯等。
四、光催化材料的制备方法光催化材料的制备方法主要有溶胶-凝胶法、水热法、沉淀法、微乳液法、气相沉积法等。
这些方法各有优缺点，可根据具体需求和条件选择合适的制备方法。
五、光催化材料的表面改性为了提高光催化材料的性能，常需要对其进行表面改性。
表面改性的方法包括离子掺杂、贵金属沉积、半导体复合、染料敏化等。
这些方法可以有效地提高光催化材料的吸光性能、电荷分离效率、稳定性等。
六、光催化材料在环保领域的应用光催化材料在环保领域具有广泛的应用前景，主要用于有机污染物降解、水分解制氢、空气净化等方面。
例如，利用光催化材料可以降解废水中的有机染料、农药等污染物，实现废水的净化处理。
此外，光催化材料还可以用于室内空气净化，去除甲醛、苯等有害气体。
七、结论与展望光催化及材料作为一种高效、环保的技术手段，在解决能源和环境问题方面具有巨大的潜力。
未来，随着材料科学和光催化技术的不断发展，光催化材料将在更多领域得到应用，并为人类社会的可持续发展做出贡献。
《光催化技术》PPT课件
等多种催化剂，取得了很大进展，紫外光照射纯水的
活性已由最初的几μmol／goh催化剂增大到几百μmol ／goh
2021/3/8
28
东北大学承担了国家自然科学基金项目“光解水
用掺杂稀土新型TiO2半导体电极的研究”，采用溶胶
－凝胶法、气相沉积法等在电极中添加不同稀土及其
它金属氧化物，利用稀土的催化活性及扩展材料吸光
2021/3/8
22
可见光光催化降解有毒有机污染物研究 获重要进展
在国家自然科学基金委，科技部及中科院的支 持下，化学所光化学院重点实验室赵进才研究员 课题组与有机固体院重点实验室帅志刚研究员合 作，在可见光光催化降解有毒有机污染物方面取 得重要进展。研究成果发表在最近一期的 J. Am. Chem. Soc. (2004，126，4782)上。
光催化技术
2021/3/8
宋光辉
1
什么是光催化?
概括说来，就是光触媒在外界可见光的作用下 发生催化作用。
光催化一般是多种相态之间的催化反应。 光触媒在光照条件（可以是不同波长的光照）
下所起到催化作用的化学反应，统称为光反应。
2021/3/8
2
光合作用也可以看作光催化
2021/3/8
3
2021/3/8
由于是借助光的力量促进氧化分解反应，因此后 来将这一现象中的氧化钛称作光触媒。 这种现象相当 于将光能转变为化学能。
2021/3/8
12
几种常用的光触媒
TiO2、 CdS 、 WO3 、ZnO、ZnS、Fe2O3、SnO2等 纳米光触媒：CdS,Fe2O3,TiO2,ZnO等 TiO2的优点：
2021/3/8
10
光触媒
光触媒[PHOTOCATALYSIS] 是 光 [Photo=Light] + 触媒(催化剂)[catalyst] 的合成词。光触媒是一种在光的照射下，自身不起变化，却可以 促进化学反应的物质，光触媒是利用自然界存在的光能转换成为 化学反应所需的能量，来产生催化作用，使周围之氧气及水分子 激发成极具氧化力的 OH - 及 O 2 - 自由负离子。几乎可分解所 有对人体和环境有害的有机物质及部分无机物质，不仅能加速反 应，亦能运用自然界的定侓，不造成资源浪费与附加污染形成。
光催化第二章PPT课件
TiO2的等电点pHZPC=5.8， 所以，pHZPC处的导带位置ECB=－0.1－0.059pH=－0.44
三、通过测定平带点位实验获取
• n型半导体：平带点位接近导带，可以认为就是导带位置； • p型半导体：平带点位接近价带，可以认为就是价带位置； • 如果已知带隙宽度就可以确定能带位置。
上述机理最重要的是阐明电荷迁移过程，光催化
本质上是氧化还原过程，目前较好的研究手段是光电 化学方法
电化学技术研究过程 电化学技术研究
电子迁移
注入能量
高灵敏和快捷
表征光催化动 力学特征
提高催化速 率
获得实时动 力学数据
估测带隙宽度、能级位置和电 荷迁移特别是界面电荷迁移
2.5.1 光电化学理论基础
本征半导体的载流子浓度低，电子和空穴数接近，Fermi能级位于带隙中间位置，表明电 子在价带出现的概率很高而在导带中出现的概率很低。通过杂质掺杂本征半导体、或者非计量 化合物半导体等，半导体都表现n型或P型半导体的特征。
2.3光学性质分析
• 2.3.1 固体紫外-可见漫反射光谱
半导体光催化材料具有其特性，因此有一些满足其特性的表征方法。作为光催化剂，其高效宽谱的光学
吸收性能是保证光催化活性的一个必要而非充分条件，因此分析固体光催化的官学吸收性能是必不可少
的。由于固体样品存在大量的散射，所不能直接测定样品的吸收。通常采用固体紫色-可见漫反射光谱
(1-4)
调节外电压，当施加正向偏压时，Vsc增大促进电子和空穴分离；当施加负向偏压，Vsc减小， 使得Vs为零时对应的外加电压值成为平带电压Vfb。
n型：Vfb=Ecs-μ； p型：Vfb=Evs+μ
(1-5)
n型半导体表面导带电位和平带电位差μ；p型半导体表面价带电位和平带电位差μ，μ是一个在
光催化原理PPT课件
光催化的基本知识
化学与药学院 马永超
1
.
主要内容
光催化剂的定义 光催化起源
光催化材料 光催化的原理 光催化的应用
2
.
催化剂是加速化学反应速率的化学物质， 其本身并不参与反应。
光催化剂就是在光子的激发下能够起到催化作用的 化学物质的统称。
3
化学与药学院.
光催化 剂
状态 液体催化剂 固体催化剂
4
反应体系的相态
E=hC/λ 所以可以知道波长小于380nm的光可以激发锐钛型二氧化钛。
❖有研究表明接近7nm粒径时，锐钛矿要比金红石更为稳定，这也是很多纳 米光触媒采用锐钛型的原因。
16
化学与药学院.
光催化应用技术
❖ 光催化净化是基于光催化剂在紫外线照射下具有 的氧化还原能力而净化污染物。
❖ 光催化净化技术的特点：半导体光催化剂化学性质稳
金红石（ rutile）
化学与药学院.
光催化原理
10
化学与药学院.
半导体光催化剂大多是n型半导体材料（当前以为TiO2使用最广泛）都具有区别于 金属或绝缘物质的特别的能带结构,即在价带(ValenceBand,VB)和导带 (ConductionBand,CB)之间存在一个禁带(ForbiddenBand,BandGap)。
均相催化剂（酸、 碱、可溶性过渡金 属化合物和过氧化 物） 多相催化剂
化学与药学院.
起源
光催化技术是在20世纪70年代诞生的基础纳米技术。我 们也可以用光触媒这个通俗词来称呼光催化剂。典型的 天然光催化剂就是我们常见的叶绿素，在植物的光合作 用中促进空气中的二氧化碳和水合成为氧气和碳水化合 物。总的来说纳米光触媒技术是一种纳米仿生技术，用 于环境净化，自清洁材料，先进新能源，癌症治疗，高 效率抗菌等多个前沿领域。
化学与药学院 马永超
1
.
主要内容
光催化剂的定义 光催化起源
光催化材料 光催化的原理 光催化的应用
2
.
催化剂是加速化学反应速率的化学物质， 其本身并不参与反应。
光催化剂就是在光子的激发下能够起到催化作用的 化学物质的统称。
3
化学与药学院.
光催化 剂
状态 液体催化剂 固体催化剂
4
反应体系的相态
E=hC/λ 所以可以知道波长小于380nm的光可以激发锐钛型二氧化钛。
❖有研究表明接近7nm粒径时，锐钛矿要比金红石更为稳定，这也是很多纳 米光触媒采用锐钛型的原因。
16
化学与药学院.
光催化应用技术
❖ 光催化净化是基于光催化剂在紫外线照射下具有 的氧化还原能力而净化污染物。
❖ 光催化净化技术的特点：半导体光催化剂化学性质稳
金红石（ rutile）
化学与药学院.
光催化原理
10
化学与药学院.
半导体光催化剂大多是n型半导体材料（当前以为TiO2使用最广泛）都具有区别于 金属或绝缘物质的特别的能带结构,即在价带(ValenceBand,VB)和导带 (ConductionBand,CB)之间存在一个禁带(ForbiddenBand,BandGap)。
均相催化剂（酸、 碱、可溶性过渡金 属化合物和过氧化 物） 多相催化剂
化学与药学院.
起源
光催化技术是在20世纪70年代诞生的基础纳米技术。我 们也可以用光触媒这个通俗词来称呼光催化剂。典型的 天然光催化剂就是我们常见的叶绿素，在植物的光合作 用中促进空气中的二氧化碳和水合成为氧气和碳水化合 物。总的来说纳米光触媒技术是一种纳米仿生技术，用 于环境净化，自清洁材料，先进新能源，癌症治疗，高 效率抗菌等多个前沿领域。
工业催化原理第五章半导体催化剂第二讲
进入21世纪，新型半导体 催化剂不断涌现，其在工 业催化领域的应用也不断 拓展和深化。
02 半导体催化剂的分类与特 性
金属氧化物半导体催化剂
金属氧化物半导体催化剂是一类重要的催化剂，广泛应用于工业催化过程。它们通 常由过渡金属氧化物组成，如氧化锌、氧化铁、氧化钴等。
金属氧化物半导体催化剂具有较高的活性、稳定性和选择性，适用于多种催化反应， 如烃类选择性氧化、氮氧化物生成等。
碳化物半导体催化剂
碳化物半导体催化剂是一类以碳化物为主要成 分的催化剂，具有较高的热稳定性和化学稳定 性。
碳化物半导体催化剂适用于多种催化反应，如 甲烷氧化偶联、甲烷选择氧化等。
碳化物半导体催化剂的活性与碳化物的电子结 构和化学键合状态有关，可以通过改变碳化物 的组成和结构来调节催化剂的活性。
复合半导体催化剂
半导体催化剂在绿色化学中的前景
清洁能源生产
利用半导体催化剂高效转化太阳能、风能等可再生能源为化学能， 实现清洁能源的生产和应用。
有机合成绿色化
利用半导体催化剂在温和条件下实现有机化合物的选择性氧化、 还原等反应，减少对环境的污染和资源消耗。
环境保护
利用半导体催化剂处理工业废水、废气中的有害物质，降低环境 污染，实现绿色化学的可持续发展。
能带理论是研究固体材料电子结构的理论，它解释了 半导体的导电和光学性质，为理解半导体催化剂的催
化作用提供了基础。
半导体的能带分为导带和价带，导带上的电子和价带 上的空穴在一定条件下可参与催化反应，影响反应的
活性和选择性。
能带理论可以预测催化剂对不同反应的活性，从而指 导催化剂的设计和优化。
表面态与催化活性的关系
新型半导体催化剂的开发
非金属催化剂
02 半导体催化剂的分类与特 性
金属氧化物半导体催化剂
金属氧化物半导体催化剂是一类重要的催化剂，广泛应用于工业催化过程。它们通 常由过渡金属氧化物组成，如氧化锌、氧化铁、氧化钴等。
金属氧化物半导体催化剂具有较高的活性、稳定性和选择性，适用于多种催化反应， 如烃类选择性氧化、氮氧化物生成等。
碳化物半导体催化剂
碳化物半导体催化剂是一类以碳化物为主要成 分的催化剂，具有较高的热稳定性和化学稳定 性。
碳化物半导体催化剂适用于多种催化反应，如 甲烷氧化偶联、甲烷选择氧化等。
碳化物半导体催化剂的活性与碳化物的电子结 构和化学键合状态有关，可以通过改变碳化物 的组成和结构来调节催化剂的活性。
复合半导体催化剂
半导体催化剂在绿色化学中的前景
清洁能源生产
利用半导体催化剂高效转化太阳能、风能等可再生能源为化学能， 实现清洁能源的生产和应用。
有机合成绿色化
利用半导体催化剂在温和条件下实现有机化合物的选择性氧化、 还原等反应，减少对环境的污染和资源消耗。
环境保护
利用半导体催化剂处理工业废水、废气中的有害物质，降低环境 污染，实现绿色化学的可持续发展。
能带理论是研究固体材料电子结构的理论，它解释了 半导体的导电和光学性质，为理解半导体催化剂的催
化作用提供了基础。
半导体的能带分为导带和价带，导带上的电子和价带 上的空穴在一定条件下可参与催化反应，影响反应的
活性和选择性。
能带理论可以预测催化剂对不同反应的活性，从而指 导催化剂的设计和优化。
表面态与催化活性的关系
新型半导体催化剂的开发
非金属催化剂
半导体催化-简61页PPT
1
0
、
倚
南
窗
以
之
易
安
。
1、最灵繁的人也看不见自己的背脊。——非洲 2、最困难的事情就是认识自己。——希腊 3、有勇气承担命运这才是英雄好汉。——黑塞 4、与肝胆人共事，无字句处读书。——周恩来 5、阅读使人充实，会谈使人敏捷，写作使人精确。——培根
文 家 。汉 族 ，东 晋 浔阳 柴桑 人 （今 江西 九江 ） 。曾 做过 几 年小 官， 后辞 官 回家 ，从 此 隐居 ，田 园生 活 是陶 渊明 诗 的主 要题 材， 相 关作 品有 《饮 酒 》 、 《 归 园 田 居 》 、 《 桃花 源 记 》 、 《 五 柳先 生 传 》 、 《 归 去来 兮 辞 》 等 。
半导体催化-简
6
、
露
凝
无
游
氛
，
天
高
风
景
澈
。
7、翩翩新 来燕，双双入我庐 ，先巢故尚在，相 将还旧居。
8
、
吁
嗟
身
后
名
，
于
我
若
浮
烟
。
9、 陶渊 明（ 约 365年 —427年 ），字 元亮， （又 一说名 潜，字 渊明 ）号五 柳先生 ，私 谥“靖 节”， 东晋 末期南 朝宋初 期诗 人、文 学家、 辞赋 家、散
半导体光催化基础第三章多相光催化-PPT课件
图3.9 颗粒催化剂上的电荷转移与复合途径
A-表面复合 C-还原反应 B-体相复合 D-氧化反应
图3.10 光催化反应装置 图3.11 内光源式光催化反应装置 1-光源 2-滤光器 3-光阑 4-电磁搅拌器 1-催化剂 2-光源 3-石英反应器 5-反应器 6-温度计 7-集气管 8-采样头 4-搅拌子 5-采样口
半导体的光阳极分解反应，包括三种情况：（1）电极的离子溶 解，（2）电极自氧化生成气体（如生成O2），（3）生成新相 （如生成钝化膜）。
(a)
(b)
(c)
(d)
图3.12 半导体在电解质溶液中的热力学稳定性 （a）半导体绝对稳定 （b）对阴极分解稳定 （c）对阳极分解稳定 （d）不稳定
阴极分解反应和阳极分解反应的标准平衡电势nED和pED
工业制氢气的方法
1、电解水
2、水煤气反应 3、食盐水电解 4、铁与水蒸气反应 5、天然气制氢： 甲烷高温裂解；甲醇裂解；甲烷与水蒸气反应 6、生物制氢
3.2 多相光催化体系的能量标度
固体能带理论中以费米级级EF表征固体中电子的 电化学势，并以Ecs 和Evs表征固体表面的带边能 量，而在电化学中，则以氧化还原电势Eox， Ered及E0（为溶液离子指定的一个标准氧还电势） 描述一个氧还对中电子的电化学势。通过独立测 量，把溶液中离子的氧还电势和带边能级统一于 相同的能量标度，也许是半导体光电化学对表面 科学最有价值的贡献。因为它建立了外来物的化 学性质与其表面态能量的关系。
图3.4 半导体/溶液的双电层模型
双电层是指由相反电荷所组成的特 定的空间区域。除固体（半导体） 存在双电层之外，固 / 液界面的溶 液一端也存在双电层。固体的双电 层是由于该区中电子和空穴的再分 布而形成的，其厚度为5~200nm。 溶液一侧的双电层主要由离子的吸 附—脱附或离子的再分布来决定， 厚度仅为原子量级。当电子交换和 吸附—脱附两个过程需要达到平衡 时，两个双电层会通过各自的电势 互相协调。
化学催化第五章半导体催化剂第二讲
此催化循环称为还原-氧化机理 (Redox mechanism)。
大量事实证明，此机理对应的为晶格氧， 它直接承担氧化的功能 。 丙烯气相氧化成丙烯醛的催化反应，同位 素示踪研究证明，O＝种是主要的催化氧 化剂.
根据众多的复合氧化物催化氧化概括出：
①选择性氧化涉及有效的晶格氧； ②无选择性完全氧化反应，吸附氧和晶格 氧都参加反应， ③对于有两种不同阳离子参与的复合氧化 物催化剂，一种阳离子Mn+承担对烃分子 的活化与氧化功能，它们再氧化靠沿晶格 传递的O＝离子；使另一种金属阳离子处 于还原态，承担接受气相氧。这种双还原 氧化(dual-redox)机理，完全类似于均相 催化的Wacker氧化反应。
5.3金属-氧键、酸碱性与催化活性选择性 5.3.1 金属氧键的类型、键能 金属-氧键的键型有M-O-M和M=O两种 一、深度氧化 金属-氧键键能与催化活性间有简单的反 比关系，反应活性随键能值的增加而下 降。这是由于氧与固体表面间的键合不 太强会使反应物很迅速氧化，金属-氧键 的键强越弱，将会发生彻底氧化，使反 应成为非选择性的。
施主型反应，必须增加催化剂中空穴数，即降低费米 能级，有利于施主键的形成。因此需加入受主杂质来 提高反应速率，此杂质起助催化剂作用，如果加入施 主杂质则起毒剂作用。 受主型反应，必须增加催化剂中电子密度，即提高费 米能级，使之容易给出电子以利于受主键的形成。因 此需加入施主杂质来提高反应速率，此杂质起助催化 剂作用。 CO +O2 CO2 P型半导体NiO上，CO吸附正离子是控速步骤（施主 型反应）。如果在NiO上掺入受主杂质Li+，就会增加 空穴数，是电导率升高，有利于CO吸附，相应的降低 了CO氧化活化能。
第一种为弱键吸附，被吸附的粒子保持电中性， 粒子和固体催化剂表面无电子交换。 第二种为n键吸附，也称受主键吸附，属强化学 吸附，被吸附的粒子从催化剂表面俘获电子形成 吸附键。 第三种是p键吸附，也称施主键吸附，也属强化 学吸附，被吸附的粒子从催化剂表面俘获自由空 穴而形成吸附键。
- 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)。
金属有助于光生电子更快的扩散到微粒 表面，并作为受体接受光生电子，降低 电子---空穴的复合几率，使更多的光生 电子和空穴参与随后的反应，大大提高 了催化剂的活性。 由上可知半导体催化剂与金属结合的优 点有： （1）活性高，成本低。 （2抗酸碱 能力强。
半导体与金属催化剂结合（负载）作 为光催化剂的优点 报告人：李樟云 04091038
1.半导体的光催化原理。 半导体的能带由导带，禁带和满带构成， 其中导带能导电，满带不能导电，满带 和导带被禁带隔开。 当光子的能量（hv）大于或等于禁带的 能量时，满带中的电子就会被激发，跃 迁到导带中形成带负电的高活性e-，它 具有很强的还原能力；同时满带中会产 生带正电的空穴h+，它具有很强的氧化 性。 2.金属作为载体的优点。
而TiO2表面高活性的e-则具有很强的还原 能力，可以还原去除水体中金属离子。 基本反应如下图：
例：TiO2/Pd光催化处理有机污染物 n型半导体催化剂TiO2吸收了波长小于或等于 387.5nm的光子后 ，满带中的电子就会被激发 到导带，形成带负电的高活性电子e-，同时在 满带上产生带正电的空穴h+。在电场的作用下， 电子与空穴发生分离，迁移到粒子表面的不同 位置。热力学理论表明，h+可以将吸附在TiO2 表面OH-和H2O分子氧化成· OH自由基，而· OH自由 基的氧化能力是水体中存在的氧化剂中最强的， 能氧化大多数的有机污染物及部分无机污染物， 并将其最终降解为CO2、H2O等无害物质。由 于· OH自由基对反应物几乎无选择性，因而在光 催化氧化中起着决定性的作用。