窄带隙半导体光催化剂
窄带隙 半导体 光热材料
窄带隙半导体光热材料
窄带隙半导体光热材料。
窄带隙半导体光热材料是一种具有独特光热性能的材料，它在
光照射下能够有效地转换光能为热能。
这种材料在太阳能利用、光
伏发电、光热发电等领域具有广阔的应用前景。
窄带隙半导体材料的特点是其能带结构中的能隙较小，通常在
1电子伏特以下。
这使得它在接收光能时能够吸收更多的光子，从
而产生更多的载流子。
而这些载流子在材料中运动时会产生热能，
从而实现光能到热能的转换。
在太阳能利用方面，窄带隙半导体光热材料能够将太阳光有效
地转换为热能，用于太阳能热水器、太阳能空调等设备中。
在光伏
发电领域，它可以用于提高光伏电池的光电转换效率，增加光伏发
电的产能。
在光热发电方面，窄带隙半导体光热材料可以用于集中
式光热发电系统，将太阳光聚焦到一个点上，产生高温热能，驱动
发电机发电。
除此之外，窄带隙半导体光热材料还可以应用于太阳能光催化、
太阳能蒸馏、太阳能干燥等领域，为可再生能源的开发利用提供了
新的可能。
随着可再生能源的发展和应用需求的增加，窄带隙半导体光热
材料必将成为未来能源领域的重要材料之一，为人类提供更加清洁、高效的能源解决方案。
窄带隙半导体
窄带隙半导体
窄带隙半导体是一种特殊的半导体材料，其能隙较小，通常小于1电子伏特（eV），因此其能带结构和电学性质与传统的半导体材料有很大的区别。
窄带隙半导体具有很多独特的性质，例如其电子与空穴的束缚能非常强，因此其在低温下具有很高的电阻率和很小的载流子浓度。
此外，窄带隙半导体的光吸收系数也非常大，可以吸收大部分的可见光和红外辐射，因此在光电器件中有很广泛的应用。
窄带隙半导体的代表材料包括铜铟镓硒（CIGS）和铜锌锡硫（CZTS）等。
这些材料具有很高的光电转换效率和稳定性，因此在太阳能电池和光电探测器等领域有很大的应用前景。
窄带隙半导体也在量子点发光器件和量子计算等领域得到了广泛的应用。
量子点是一种纳米级的半导体材料，其具有很强的光致发光性质，可以用于制造高效的发光器件和荧光探针等。
量子计算则是利用量子力学的特殊性质来进行计算，窄带隙半导体的量子点可以作为量子比特来实现量子计算。
尽管窄带隙半导体具有很多独特的性质，但其制备和应用还存在很多挑战和困难。
例如窄带隙半导体的材料制备非常复杂，需要精确控制其成分和结构等参数，以保证其性能稳定和可靠。
此外，窄带隙半导体的器件制备和集成也需要高精度的工艺和设备，以保证其
性能和稳定性。
窄带隙半导体是一种具有独特性质和广泛应用前景的半导体材料，其在太阳能电池、光电探测器、量子点发光器件和量子计算等领域都有着重要的作用。
随着材料和技术的不断发展，窄带隙半导体的应用前景将会更加广阔。
窄带隙半导体
窄带隙半导体
窄带隙半导体是一种在半导体材料中具有较窄带隙的半导体材料。
它的带隙能量范围通常在1电子伏特以下，相比之下，常见的硅材料的带隙能量在1电子伏特以上。
由于其特殊的电子结构和带隙能量范围，窄带隙半导体在光电子器件、激光器件、红外探测器等领域具有广泛的应用前景。
窄带隙半导体的独特性质源于其较小的带隙能量。
带隙能量决定了半导体材料的电子结构，影响了其在光电子器件中的性能表现。
窄带隙半导体在光电子器件中表现出色彩丰富、高速响应、高灵敏度等特点，适用于各种光电子应用领域。
在激光器件中，窄带隙半导体的带隙能量决定了其工作波长范围。
窄带隙半导体激光器件具有较窄的谱线宽度、高的光谱纯度和较高的发光效率，适用于通信、医疗、材料加工等领域。
在红外探测器件中，窄带隙半导体的带隙能量范围恰好对应红外波段的光谱范围，具有较高的灵敏度和分辨率。
窄带隙半导体红外探测器件在军事、安防、工业监测等领域有着重要的应用。
除了在光电子器件领域，窄带隙半导体还在能源、传感器、量子计算等领域展示出广泛的应用前景。
窄带隙半导体材料的研究和应用将进一步推动光电子技术的发展，拓展光电子器件的应用领域，推动科技创新和产业发展。
总的来说，窄带隙半导体作为一种特殊的半导体材料，具有独特的电子结构和优良的性能特点，在光电子器件、激光器件、红外探测器件等领域具有广泛的应用前景。
随着科学技术的不断发展和进步，相信窄带隙半导体将在未来的光电子领域中发挥越来越重要的作用，为人类社会的发展和进步做出更大的贡献。
半导体光催化基础第三章光催化剂
3.7.1 利用有机染料作敏化剂
将类似叶绿素分子结构的有机光敏染料（如
金属卟啉化合物，金属酞菁化合物，联吡啶 衍生物等），有机耦合在宽带的半导体材料 上以扩展对可见光的采集范围，提高太阳能 利用效率的方法，称作有机光敏染料敏化 。
染料敏化纳晶半导体电极PEC电池的工作原理
工作原理：染料分子S受可见光激 发成为激发态分子S＊，S＊再释放 出一个电子并注入半导体的导带而 被氧化为S+（1），光注入的电子 通过半导体体相和背接触势垒 （4），再经外电路及负载流入对 电极后，将溶液中的氧还对中继物 （redox relay）R+还原为R（5）， R再将S+还原为S（6），如此反复 循环，电流则通过负载对外输出电 能。S*注入的导带电子亦可转移到 半导体表面直接将S+还原为S（2） 或将R+还原为R（3）。以上电荷 转移过程中，（1）为快步骤，（2） （3）为逆反应，（4）为慢步骤， 后面三个步骤决定着电池的光电转 换效率。
窄禁带半导体敏化
选择合适的能级匹配时，他们内部的pn结有助于光生电子空穴的有效分离。两种半导体在能级位置上的差异，是组成 复合半导体的前提，也是实现电荷转移过程的关键因素。
3.7.3 杂质掺杂敏化剂
利用杂质掺杂实现宽禁带半导体吸收光谱的扩展， 早在70年代光解水研究中就已提出 。
杂质掺杂敏化
掺杂元素对纳米 TiO2 吸收光谱 的影响 （1）Rh（2）V（3）Fe （4）Cu（5）Ni（6）Cd
3.6 光催化剂
光催化研究的核心在于对于指定反应如何
开发出一个高效、稳定、廉价的优良的光 催化剂 。 目前，催化剂的制备“艺术”，仍然停留 在经验或半经验的水平 。
3.6.1 光催化设计的一般原则
窄带隙半导体
窄带隙半导体
窄带隙半导体是一种特殊的半导体材料，其带隙较窄，通常在1电子伏特以下。
这种材料在电子学领域有着重要的应用，尤其在光电器件和激光器件中发挥着关键作用。
窄带隙半导体具有独特的电学性质，主要体现在其能带结构上。
由于其带隙较窄，电子在受到激发后可以跃迁到导带中，形成自由载流子，从而表现出较高的导电性能。
这使得窄带隙半导体在光电转换过程中具有更高的效率，因此在太阳能电池和光电检测器等领域得到广泛应用。
窄带隙半导体还具有较强的光吸收能力，对可见光和红外光具有很好的响应。
这使得其在激光器件中有着重要的应用，例如红外激光器和激光雷达等。
窄带隙半导体的光电特性还使其成为研究光电效应和光学性质的重要材料。
窄带隙半导体的研究和开发已经取得了许多重要成果。
例如，铅盐半导体是一类重要的窄带隙半导体材料，具有优异的光电性能和热稳定性，被广泛应用于红外探测器和激光器件中。
此外，近年来钙钛矿材料也备受关注，其窄带隙特性和优异的光电性能使其成为光伏领域的研究热点。
窄带隙半导体的研究不仅推动了光电器件和激光器件的发展，也为新型功能材料的设计和合成提供了重要参考。
随着科技的不断进步
和需求的不断增长，窄带隙半导体必将在更多领域展现出其重要作用，为人类社会的发展做出更大贡献。
总的来说，窄带隙半导体作为一种重要的功能材料，其独特的电学性质和光学特性使其在光电子学领域具有广阔的应用前景。
通过不断深入的研究和开发，相信窄带隙半导体将为人类带来更多的科技创新和发展机遇。
环境光催化材料与光催化净化技术——【功能材料 精】
La3+
抑制金红石相成核长大，提
高氧空位和缺陷浓度。
3mol% 600℃ 3mol% 500℃
Ce4+、Ce3+ Zn2+
抑制晶粒生长及相变发生， 提高氧空位和缺陷浓度，Ce4+ 易捕获光生电子。
抑制晶粒生长及相变发生， 提高氧空位和缺陷浓度，
3mol% 500℃
Cu2+、Cu+
促进金红石相成核长大，Cu2+ 易捕获光生电子，Cu+易于捕 获空穴。
基于电子能带结构设计的光催化剂 基于固溶体结构设计的光催化剂 基于微观结构设计的光催化剂
基于电子能带结构设计的光催化剂
基于电子能带结构设计的光催化剂
掺杂
能带调控
实际光催化剂电子结构更加复杂，存在缺陷或氧空位等
都可产生杂质能级，使得响应波长红移，另外表面态在光 电化学中存在能级固定的重要现象。
掺杂
e— •OH+OH— O2—•OH+OH—+O2
TiO2+hv
1. >TiOH
h+ v.b.
2.R
R
O2—,HOO•,HOOH,HOO—,HO•,OH—,H2O
R•
•ROH
活性氧物质
氧化 产物
热力 学氧 化
CO2 矿化
1.空穴
空穴是光化学反应中主要的一种氧化物质。有些纳晶光催化剂表面有深和浅 两种不同的捕获位存在。其中浅捕获位容易热激发回到价带，与自由空穴建立自 由转化。浅捕获空穴与自由空穴具有相当的反应活性与迁移性。深捕获空穴则具 有较弱的氧化能力。浅捕获空穴能迅速与表面化学吸附的物质反应，而深捕获空 穴则易于和物理吸附的物质反应，反应速率较慢。
可见光响应型窄带隙半导体光催化材料的研究及应用进展
可见光响应型窄带隙半导体光催化材料的研究及应用进展张 彤,张悦炜,张世著,陈冠钦,洪樟连(浙江大学材料科学与工程学系,杭州310027)摘要 近年来,窄带隙半导体材料因具有吸收太阳光可见波段能量、可见光催化降解有机物及可见光解水制氢的优异特性而成为新型半导体材料的研发热点。
综述了以TiO 2为代表的传统半导体材料掺杂体系以及全新组成材料体系等两大类具有窄带隙半导体特性的材料种类、光催化性能的影响因素、材料制备工艺以及应用前景,并在此基础上展望了研究与发展方向。
关键词 窄带隙半导体 可见光催化 可见光解水 带隙 制备工艺R esearch and Applications of Visible Light R esponsive N arrow B andG ap Semiconductor Photocatalytic MaterialsZHAN G Tong ,ZHAN G Yuewei ,ZHAN G Shizhu ,C H EN Guanqin ,HON G Zhanglian(Department of Materials Science and Engineering ,Zhejiang University ,Hangzhou 310027)Abstract In recent years ,narrow band gap semiconductors have attracted extensive attention and become the research focus of the novel semiconductor materials because they are capable of absorbing the visible light ,degrading the organic pollutants and producing clean energy by splitting the water into hydrogen and oxygen under visible light irradiation.In this paper the material classification ,factors controlling the photocatalytic performance ,material syn 2thesis technique and f uture application of two kinds of materials with narrow band gap characters ,the modified titania and new narrow band gap semiconductor are summarized.Finally ,the development trend of their research and applica 2tion is also discussed.K ey w ords narrow band gap semiconductor ,visible 2light catalysis ,water spiltting ,band gap ,synthesis me 2thod 张彤:女,硕士研究生 洪樟连:通讯联系人,男,1968年生,副教授 Tel :0571287951234 E 2mail :hong_zhanglian @0 引言人类社会与经济可持续发展日益面临能源短缺和环境恶化两大问题,正处在工业化和城镇化加速发展阶段的中国,对有效利用太阳光能量的清洁能源及环境保护技术的研发需求尤为紧迫。
半导体光催化的原理
半导体光催化的原理
半导体光催化是一种利用半导体材料在光的作用下，在催化剂表面进行的化学反应。
其原理基于半导体材料的能带结构和光生电子-空穴对的生成。
半导体材料通常具有一个禁带，禁带内没有电子能级。
当半导体材料受到光的激发时，光子的能量可以使得半导体材料中的电子从价带跃迁到导带，形成了电子-空穴对。
在催化剂表面，这些光生电子-空穴对可以参与化学反应。
在
光照下，电子被激发到导带，并与吸附在催化剂表面的氧、水等分子发生反应；而空穴则在价带内与吸附的氧、水等分子发生反应。
这些光生电子-空穴对的参与可以加速催化剂表面的化学反应
速率，降低反应能垒。
同时，由于光生电子-空穴对的电荷分离，还可以避免电子和空穴的再复合，提高光催化反应的效率。
除了光生电子-空穴对的参与，半导体材料的能带结构也对光
催化起到重要的影响。
例如，带隙的宽度会影响材料的吸收光谱范围；能带的位置会影响光生电子-空穴对的产率和反应的
方向性。
综上所述，半导体光催化的原理是基于半导体材料的能带结构和光生电子-空穴对的生成。
利用光生电子-空穴对的参与，可
以加速催化剂表面的化学反应，实现光催化反应的增强和优化。
半导体光催化剂及其改性技术进展
第5卷第3期1997年6月 环境科学进展ADVAN CES I N ENV I RONM EN TAL SC IEN CEV o l.5,N o.3June.1997半导体光催化剂及其改性技术进展Ξ张彭义 余 刚 蒋展鹏(清华大学环境工程系,北京100084)摘要本文介绍了用于水处理的半导体光催化剂的作用原理,综述了近年来有关贵金属淀积、金属离子掺杂、表面光敏化、半导体复合和粘土交联等半导体改性技术的研究,并对其原理进行解释和说明。
关键词:光催化 光催化剂 半导体 半导体改性1972年Fu jish i m a和Honda[1]在N atu re杂志上发表的关于T i O2电极上光分解水的论文可以看作一个多相光催化新时代开始的标志。
从那时起,来自化学、物理、材料等领域的学者围绕太阳能的转化和储存、光化学合成,探索多相光催化过程的原理,致力于提高光催化的效率。
目前,光催化消除和降解污染物成为其中最为活跃的一个研究方向。
过去十年中,在水、气和废水处理方面的光催化文献每年平均超过200篇,由A S M E等组织的国际太阳能会议每年发布许多有关光催化的研究报告,光催化的专著和综述文章[2-12]越来越多。
光催化剂是光催化过程的关键部分,光催化剂的活性和固定化是光催化能否实用的一个决定性因素。
目前在多相光催化研究中所使用的光催化剂大都是半导体。
几乎在半导体的光催化特性被发现的同时,就开始试验各种半导体的光催化活性,并对其进行改性研究。
在半导体光催化剂的研究中,使用了诸如电子顺磁共振、激光闪光光解、X射线衍射、X射线光电子谱、透射电子显微镜等表征检测手段,研究影响催化剂性能的因素;同时采用了多种催化剂制备方法,如溶胶2凝胶法、化学气相淀积法、等离子体气相淀积法、超声雾化2热解等,涉及多个学科,应用多种技术。
本文对半导体光催化剂的作用原理和改性研究加以综述一、半导体的光催化作用原理11半导体光激发带间跃迁和量子效率与金属相比,半导体能带是不连续的,价带(VB)和导带(CB)之间存在一个禁带。
半导体光催化材料钨酸铋的研究进展
半导体光催化材料钨酸铋的研究进展作者：梁博涵来源：《中国科技纵横》2019年第03期摘要：Bi2WO6作为一种常见的光催化材料被人们广泛研究，可用于光催化技术治理环境污染问题，其光催化性能可以通过掺杂改性得到明显提高。
本文论述了Bi2WO6光催化材料的结构与性质，介绍了几种Bi2WO6复合光催化材料，包括Ag- Bi2WO6光催化复合材料，g-C3N4/Bi2WO6复合光催化材料，共掺杂光催化材料，石墨烯复合Bi2WO6光催化材料以及它们的制备方法。
最后对上述内容进行了总结与展望。
关键词：钨酸铋;Ag-Bi2WO6复合光催化材料;g-C3N4/Bi2WO6复合光催化材料中圖分类号：TQ426.8 文献标识码：A 文章编号：1671-2064（2019）03-0218-020 引言全球面临的环境污染问题日趋严重，而传统降解污染物的方法具有局限性，如存在二次污染、降解不充分等问题，所以开发新的污染治理方法十分必要。
光催化技术是一种在光催化材料的作用下将光能转化成化学能降解污染物的新兴技术，在治理污染方面具有降解充分，高效清洁等巨大优势，这无疑为全球环境问题提供了一种解决方法。
光催化材料在光催化技术中起着媒介的关键作用，光催化材料的优劣往往决定了光催化反应的效率。
但是常见的光催化材料（如TiO2）存在许多不足之处，如可见光利用波长范围小、空穴与电子易复合等。
而钨酸铋（Bi2WO6）是一种新型的含氧酸盐光催化材料，具有较高稳定性。
Zou等人报道Bi2WO6在光照下不仅表现出光催化活性，而且可以矿化水中的CH3Cl、CH3CHO等有机污染物，之后又通过水热法制备出了活性较高的Bi2WO6纳米颗粒。
自此，Bi2WO6光催化材料降解有机物已经显现出了巨大的研究价值。
1 Bi2WO6光催化材料1.1 Bi2WO6的结构与性质Bi2WO6是一种n型宽带隙新型半导体光催化材料。
Bi2WO6晶体是典型的钙钛矿层状结构。
Bi2Fe4O9的制备与光催化性能分析
Bi2Fe4O9的制备与光催化性能分析姬磊;陈丽铎;姜震;吴凯;石楠齐;李宗奇【摘要】采用水热法制备磁性铁酸铋(Bi2 Fe4 O9)光催化剂,利用X线衍射仪、扫描电子显微镜、紫外—可见漫反射等仪器对Bi2 Fe4O9的晶相、形貌、光吸收特性进行表征.结果表明:在紫外光或可见光下,Bi2Fe4O9可有效降解亚甲基蓝(MB),且在紫外光下降解效果尤为显著,其表观速率常数可达2.422×10-2 min-t.通过加入不同种类的捕获剂推断Bi2Fe4O9的光催化机理,以及光催化过程中的活性物种,h+与·OH为光催化降解过程中的主要活性物种.【期刊名称】《东北石油大学学报》【年(卷),期】2016(040)003【总页数】7页(P97-103)【关键词】Bi2Fe4O9;光催化;捕获剂;催化机理【作者】姬磊;陈丽铎;姜震;吴凯;石楠齐;李宗奇【作者单位】东北石油大学化学化工学院,黑龙江大庆163318;东北石油大学化学化工学院,黑龙江大庆163318;东北石油大学化学化工学院,黑龙江大庆163318;中国石化大庆石化分公司龙凤炼油厂,黑龙江大庆163711;东北石油大学化学化工学院,黑龙江大庆163318;中国石化大庆石化分公司腈纶厂,黑龙江大庆163714【正文语种】中文【中图分类】O614.531972年，日本科学家Fujishima A和Honda K发现在光照下TiO2半导体电极可以分解水而产生氢气[1-3]。
其中对高活性光催化剂的探索是光催化研究的热点。
铋系催化剂具有无毒环保、优良的光吸收能力、高效有机污染物降解能力、较强的磁性[4-5]等优点，受到广泛关注[6-11]。
铁酸铋(Bi2Fe4O9)作为一类新型的铋系半导体材料，因兼具磁性与光催化性能的特点而成为人们研究的热点[12-18]。
Bi2Fe4O9为铋铁氧体，是由Bi2O3与Fe2O3组成的铁氧体，为正交莫来石型结构[12]。
窄带隙半导体光催化材料研究进展
到离子表面 的不 同位置。它们在 电场的作用下或者通过扩散 进行运动 ， 从而与吸附在表面上 的物质发生氧化还原反应 ， 或 者被表面品格缺陷所捕获 ， 也可能直接复合。 生成的光生 电子 和空穴会经历多个变化途径 ，主要是复合和输运 ／ 捕获两个 竞争的过程 。 图ｌ 是半导体光催化反应的机 理示意图 。 半导体 光催化
０ 引 言
步 ， 人 类创造 了巨大 的财富 ， 但 是 同时也 面临着能 源危机和环境污 染的 问题 。 农业生产 中化肥和农药 的大量使用 ， 对水 和土壤造 成 了污染 Ｔ ＡＰ “ 三废” 不仅严重污染 了空气 ， 工业废水 中的重
和社会的可持续发展。 通过半导体材料 的光催化效应 ， 可 以实 现对有机 污染物 的降解 、 重金 属离子的还原 和污水的净化处 理， 有效地减轻对环境污染的程度 。 传统的光催化材料是以 Ｔ ｉ Ｏ 为代表的半导体材料 ， Ｔ ｉ Ｏ 。 因其能利用太阳光中的紫外波段的能量进行光催化 降解有机 物和 分解 水产 氢的优 势 ， 已成为研 究热点 。 但是， Ｔ ｉ （ ） ２ 的光学 带隙 为 ３ ． ２ ｃ Ｖ ， 只能 利用到波长小于 ４ ０ Ｏ ｈ ｍ 的紫外光 ， 无 法充
分利用占太阳光谱约 ４ ３ ％的可将光波段的能量。 因此 ， 开发能 价带空穴。由于光生空穴呈正 电性 ， 极易捕获 电子而复原 ， 故 充分吸收太阳光可见光波段能量的可见光 响应 型窄带隙半导
体光催化材料成为当今研究的重点。 窄带隙半导体光催化材料是指禁带宽度小于 ３ ． ０ ｃ Ｖ， 能够 吸收太阳光能量 中的可见光的半导体材料ｆ １ ］ 。 为 了获得响应范 围宽 的的窄带隙半导体光催化材料 ， 主要有 以下两种途径 ： 一
半导体 光催化材料-概述说明以及解释
半导体光催化材料-概述说明以及解释1.引言1.1 概述概述：半导体材料在光催化领域扮演着重要的角色，其光电化学性质使得其具有光催化活性，可以促进光催化反应的进行。
随着环境污染问题的日益严重，光催化技术作为一种清洁、高效的能源转化和环境净化方法备受研究和关注。
本文将重点介绍半导体光催化材料的特性、光催化反应原理以及其在环境净化、水分解、CO2还原等领域的应用。
通过系统地介绍和分析，旨在深入探讨半导体光催化材料的机制及其在实际应用中的潜力。
1.2 文章结构文章结构部分应该简要介绍本文的整体结构，说明各个部分的内容和主题。
在这篇关于半导体光催化材料的文章中，文章结构内容可以包括以下内容：本文分为引言、正文和结论三个部分。
在引言部分，我们将对半导体光催化材料进行概述，介绍本文的结构和目的。
在正文部分，我们将重点探讨半导体材料的特性，光催化反应的原理以及半导体光催化材料在不同领域的应用。
最后，在结论部分，我们将对本文进行总结，展望未来的发展方向，并提出一些个人的感想和建议。
通过这样清晰的文章结构，读者可以更好地理解整篇文章的内容和框架，帮助他们更好地把握文章的核心思想和观点。
1.3 目的:本文的目的在于探讨半导体光催化材料在环境保护、能源利用、水处理等领域的应用及发展前景。
通过对半导体材料特性、光催化反应原理以及现有应用案例的研究和分析，旨在深入了解半导体光催化材料的工作原理、优势和局限性，为未来相关领域的研究和应用提供理论支持和实践指导。
同时，也旨在引起更多科研工作者和工业界的关注，共同推动半导体光催化材料技术的进步，为解决环境问题和实现可持续发展贡献力量。
2.正文2.1 半导体材料的特性半导体材料是一种具有特定电子结构和导电性质的材料，具有以下几个主要特性：1. 带隙能量：半导体材料具有较宽的禁带带隙能量，介于导体和绝缘体之间。
这使得半导体材料在受到光照激发后可以产生电子-空穴对，并参与光催化反应。
2. 电导率可控：半导体材料的电导率可以通过控制材料的杂质浓度或施加外加电场进行调控。
光催化中窄带隙的作用
光催化中窄带隙的作用
光催化是一种利用光能激发催化剂表面的化学反应过程。
窄带
隙材料在光催化中扮演着重要的角色。
窄带隙材料指的是其能带宽
度较窄的半导体材料，通常指的是能带宽度小于1电子伏特的材料。
这些材料对光催化具有特殊的作用，主要体现在以下几个方面：
首先，窄带隙材料的能带结构使其能够吸收可见光甚至红外光
等较低能量的光线，因此在可见光催化反应中具有优势。
相比之下，一些常见的催化剂如二氧化钛等宽带隙材料只能吸收紫外光，而窄
带隙材料可以利用更广泛的光谱范围进行光催化反应，提高了光能
利用率。
其次，窄带隙材料由于其特殊的电子结构，能够产生更多的光
生载流子，这些载流子对于催化反应至关重要。
光照下，窄带隙材
料中的电子和空穴会被激发到导带和价带，形成光生载流子。
这些
载流子参与催化反应的过程，加速了反应速率，提高了光催化的效率。
此外，窄带隙材料在光催化水分解、二氧化碳还原、光催化氧
化反应等方面也表现出良好的催化性能。
其在光催化水分解中可以
产生丰富的氢气，而在光催化二氧化碳还原反应中可以实现高效的CO2转化，这些都归功于窄带隙材料特殊的能带结构和光生载流子的丰富产生。
综上所述，窄带隙材料在光催化中发挥着重要作用，其特殊的能带结构和光生载流子的产生为光催化反应提供了更多的可能性，使其成为当前光催化研究领域的热点之一。
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。
钒酸铋的制备与应用研究进展
钒酸铋的制备与应用研究进展单连伟;李伟【摘要】钒酸铋是一种新型的可见光催化剂,其本身没有毒性,带隙较窄,具有明亮的色泽,良好的耐腐蚀性,光催化等性能,在颜料和光催化降解等领域有着广泛的应用.本文介绍了钒酸铋及其掺杂体系的制备方法和应用,并提出了有待解决的问题.【期刊名称】《信息记录材料》【年(卷),期】2012(013)006【总页数】4页(P46-49)【关键词】钒酸铋;掺杂;制备;性能;应用【作者】单连伟;李伟【作者单位】哈尔滨理工大学材料科学与工程学院,哈尔滨150040;哈尔滨理工大学材料科学与工程学院,哈尔滨150040【正文语种】中文【中图分类】TQ571 引言众所周知，全球性能源危机和环境污染问题日益严重，利用TiO2光催化降解有机污染物是当前光催化领域的研究热点之一。
但是实践证明，TiO2光催化技术有一定的局限性：其一，光生电子和空穴的复合导致量子产率降低，一般不会超过10%，且很难处理量大、浓度高的工业废气和废水；其二，太阳能的利用率低，以二氧化钛为主的催化剂只能吸收利用太阳光中的紫外线部分，而紫外光不到5%，可见光占43%。
为此，人们研究了新型的光催化剂钒酸铋（BiVO4）及其掺杂体系来突破这一局限性。
1964年，首次人工合成了单斜相褐忆妮矿衍生结构的钒酸铋（BiVO4）。
此后，人们对BiVO4的性质，应用及制备进行了越来越广泛的研究［1］。
BiVO4是一种淡黄色的无机颜料，具有无毒、耐腐蚀性好、色泽明亮、铁弹性、光催化性及对环境友好等优良性能。
BiVO4的基本结构如图1［2］所示，化学通式为［Bi2O2］2＋［VO3.5口0.5］2－，其中口表示在氧八面体中固有的氧离子空缺，图中深色球表示Bi，最右边的表示Bi2O22＋，BiVO4是一种非TiO2基的可见光半导体光催化剂。
BiVO4有3种晶体结构，分别是单斜白钨矿、四方锆石和四方白钨矿。
其中，当四方锆石可以在加热的条件下向单斜白钨矿结构转化（加热到670～670K时），单斜白钨矿和四方白钨矿型也可以相互转化（528K）。
CO2的催化转化研究进展
CO2的催化转化研究进展摘要：能源与环境问题已经成为制约当今社会发展的两大主要问题。
催化转化二氧化碳，不仅可以减少大气中的二氧化碳含量，解决温室效应带来的环境问题，而且可以提供能源燃料，具有可观的经济效益。
本文综述了催化转化二氧化碳的研究进展，介绍了常用的催化材料。
关键词：二氧化碳；催化剂；转化；CO2是引起全球温室效应的气体之一, 特别是近些年来, 随着人类活动的加剧, 大气中CO2的含量提高得更快, 进一步加剧了温室效应。
通过化学转化的途径, 既能消除CO2的影响, 同时将CO2转化成有用的基本化工原料, 这将非常有益于环境和人类自身的发展。
一、CO2催化加氢制二甲醚二甲醚是高附加值的化学产品，也是优良的新燃料，以廉价的CO2为原料制备二甲醚是一种有效利用CO2的方法，该反应过程对利用小分子碳资源、开发新能源、环保等方面都具有重要的意义，正为各国学者广泛关注，已成为绿色化学的热门课题之一。
1. CO2催化加氢合成二甲醚工艺目前，CO2制备二甲醚主要有两种工业生产工艺，即两步法和一步法，具体来说，两步法是先合成甲醇，再由甲醇脱水得到二甲醚，将合成甲醇及合成二甲醚两个过程依次进行；一步法是由CO2加氢直接得到二甲醚。
热力学上，CO2合成甲醇反应与CO2合成二甲醚反应均为分子量减少的放热反应，在相同反应条件下，对于反应过程中的甲醇浓度，CO2合成二甲醚反应比CO2合成甲醇反应低，较低的甲醇浓度促进CO2转化过程正向进行，即直接合成二甲醚反应比合成甲醇反应的热力学限制小；从设备投资上看，采用一步法将甲醇合成和甲醇脱水两个反应在同一个反应器中进行，一步法比两步法更具经济优势，一步法工艺是催化CO2合成二甲醚的发展趋势。
Sosna等采用热力学方法，分析了CO2合成甲醇、合成二甲醚的工艺流程，热力学数值计算结果表明：在合成甲醇反应中的CO2单程转化率为34.02%，在一步法合成二甲醚反应中CO2单程转化率为72.72%，CO2采用一步法转化为二甲醚将获得更大的单程转化率。
超薄CdS纳米片的制备及光催化性能研究
超薄CdS纳米片的制备及光催化性能研究章伊婷;潘乐玲;钟文武;刘彦平;郭仁青【摘要】环境污染和能源短缺是当下高速发展社会所带来的严峻问题,半导体光催化材料是解决该类问题的一种有效手段.CdS作为一种典型具有窄能隙的Ⅱ-Ⅵ半导体,能在可见光区域对光发生响应,是一种潜在的可应用的半导体光催化材料.本文介绍了各类半导体光催化材料的研究进展,着重介绍了硫化镉(CdS)的光催化性能、物化特性及其制备方法.采用水热法制备纳米片层状硫化镉,通过降解有机污染物甲基橙来评价其光催化性能,利用SEM和XRD对其微观形貌和晶体结构进行了表征.结果表明,所制备的样品为六方纤锌矿结构CdS;样品为层片结构,其片的厚度大约为10nm;片状纳米CdS具有较好的可见光催化效率,CdS对甲基橙的光降解速率k为0.00582h-1.%Energy shortage and environmental pollution is a serious problem caused by the high-speed develop-ment of the society,the semiconductor photocatalytic material is an effective means to solve the problem. CdS as a typical with narrow band gap II-VI semiconductor,can in the visible region of light response,is a potential applica-tion of semiconductor photocatalytic material. This paper introduced the research progress of semiconductor photo-catalytic materials,introduced cadmium sulfide (CdS) photocatalytic properties,physicochemical properties and preparation method. In this paper,the preparation of nano lamellar CdS by hydrothermal method,the degradation of organic dye methyl orange to evaluate the photocatalytic properties,the morphologies and the crystal structure was characterized by SEM and XRD. The results showed that the prepared sample is six wurtzite structure CdS;sample slice struc-ture,thethe film thickness is about 10nm;CdSnanosheets with visible light catalytic efficiency better,CdS of methyl orange photodegradation rate of k was 0.00582h-1.【期刊名称】《合成材料老化与应用》【年(卷),期】2018(047)002【总页数】6页(P75-80)【关键词】硫化镉;纳米材料;光催化;可见光【作者】章伊婷;潘乐玲;钟文武;刘彦平;郭仁青【作者单位】台州学院物理与电子工程学院,浙江台州318000;台州学院物理与电子工程学院,浙江台州318000;台州学院物理与电子工程学院,浙江台州318000;台州学院物理与电子工程学院,浙江台州318000;台州学院物理与电子工程学院,浙江台州318000【正文语种】中文【中图分类】TQ125.1随着经济和社会的飞速发展，人们的生活水平得到了极大的提高，但随之而来的水环境污染日益加剧，成为当今最突出的环境污染问题之一。
纤维素纳米晶
第52卷第9期 辽 宁 化 工 Vol.52，No. 9 2023年9月 Liaoning Chemical Industry September，2023基金项目： 安顺学院2022年大学生创新创业训练计划项目（项目编号：202210667030）；贵州省2022年高等学校教学内容和课程体系改革项目 （项目编号：2022253）。
收稿日期： 2023-02-23纤维素纳米晶/g -C 3N 4复合光催化剂的制备及可见光催化性能研究李阳，周丹彤*，李粉，杜小月（安顺学院 电子与信息工程学院，贵州 安顺 561000）摘 要： 在本研究中将三聚氰胺和生物质材料纤维素纳米晶作为原料，经两步热缩聚法制备了纤维素纳米晶/g -C 3N 4复合光催化剂，并通过调节纤维素纳米晶添加量找到了光催化性能最佳的复合光催化剂。
通过纤维素纳米晶的加入将g -C 3N 4在可见光下光催化降解有机染料罗丹明B 效率提升了4.4倍，在光催化的使用量极少的情况下120 min 内将罗丹明B 降解了71%。
关 键 词：光催化； g -C 3N 4； 纤维素纳米晶； 可见光； 降解中图分类号：TQ034 文献标识码： A 文章编号： 1004-0935（2023）09-1244-05近年来全球对化石能源的不断开发和使用，随之而来的不可再生能源的枯竭、温室气体排放、全球气候变暖所引起的能源危机和环境问题已经成为了影响人类可持续发展的主要挑战[1]。
因此，找到一个良好的解决上述问题的办法迫在眉睫。
基于半导体的光催化技术近年来被视为是解决能源和环境危机问题中绿色、可持续发展的一个有效途径。
以取之不尽用之不竭的太阳能为驱动力，半导体光催化技术通过收集、转化和储存可持续的绿色太阳能来获取化学能和能源燃料，广泛应用在水裂解制氢、还原CO 2、降解有机污染物、有机合成、灭菌消毒等各个领域[2-3]。
在太阳光的照射下，半导体光催化剂吸收了大于禁带宽度的光子能量后发生电子跃迁，从而产生光生电子和空穴对。
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光催化
光催化性是纳米半导体材料的独特性能 之一。纳米半导体材料在光的照射下，通 过把光能转化为化学能，促进化合物的合 成或使化合物降解的过程称之为光催化。
利用半导体材料作为光催化剂可催化降解有机
污染物，催化剂在光辐射下将有机物降解，并最 终完全矿化为CO2、H2O和毒性小的有机物、无 机离子等，在能源、绿色化学方面显示出其独特 的功效。
窄带隙半导体光催化剂
可见光相应型半导体材料，通常又被称作窄带 隙半导体光催化剂，它能在可见光范围内被直接 激发产生光生载流子等。
新型窄带隙半导体一般是过渡金属的化合物或 络合物以及三元或多元氧化物，带隙约在2.03.0eV，能被波长410-620nm的光照所激发，而 此波段覆盖了大部分可见光。因此，窄带隙半导 体的开发使直接充分利用太阳光进行光催化分解 水和降解有机污染物成为可能。
光催化剂的应用
有机污染物的降解 无机污染物的降解 抗菌消毒作用 化学合成作用 体大多为二元或多元金 属氧化物和硫化物，一般都具有一定的禁带宽度 Eg。当能量等于或大于带隙宽度的可见光照射半 导体时，价带电子被激发跃迁到导带，在价带留 下相应的空穴，形成光生电子-空穴对。半导体吸 收能量大于禁带宽度Eg的光子，激发产生电子-空 穴对；激发的电子和空穴迁移到半导体颗粒的表 面；如果能带边缘位置符合某种要求时，光生电 子和空穴就会与水或有机物发生氧化还原反应， 从而引发光催化降解反应。
经过30多年广泛深入的研究，光催化技术仍难 以实现高效廉价的太阳能转化，一个主要的原因 是以TiO2为代表的一系列半导体光催化剂一般具 有较大的禁带宽度（如锐钛矿TiO2的禁带宽度 Eg=3.2eV)，仅在紫外光范围内有响应，而波长
在400nm以下的紫外光不足太阳总能量的5%，占 太阳光总能量的43%左右的可见光主要集中在 400-700nm波段，这极大地限制了它们在可见光 照射下的光催化应用。因此，如何充分利用可见 光，设计与开发具有可见光响应的半导体光催化 剂是提高太阳能利用率，最终实现产业化应用的 关键。