光催化的前世今生
光催化的发展史
光催化的发展史
光催化是一种利用光能提供激发能，使化学反应发生的技术。
它
的发展可以追溯到很久以前。
早在1912年，化学家A.W. Hofmann首
次发现了二氧化碳光解产生甲醛和甲酸的现象。
但是，直到1972年美
国学者Fujishima和Honda发现了二氧化钛光催化水裂解制氢的现象，这个技术才真正引起人们的关注。
自那以后，光催化理论研究和应用技术不断发展，成为一种重要
的环境保护和新能源开发技术。
下面是其发展史的概述：
1. 1912年：A.W. Hofmann首次发现了二氧化碳光解产生甲醛和
甲酸的现象。
2. 1936年：法国化学家Paul Pascal首先提出了光催化概念。
3. 1972年：美国学者Fujishima和Honda发现了二氧化钛光催化水裂解制氢的现象。
4. 1980-1990年代：研究人员开始探究光催化利用太阳能净化水
和空气的可能性，成功地开发了一系列的光催化反应器。
5. 2000年代：随着纳米技术和光催化技术的结合，使得光催化技术更加高效。
6.近年来：光催化技术得到广泛的应用，如水污染治理、空气净化、二氧化碳减排、有机废气处理、电化学能源存储等领域。
虽然光催化技术的研究已有几十年的历史，但其应用仍有许多挑战。
比如，催化活性、稳定性、选择性等问题，都需要进一步解决。
为此，科研工作者们需要继续探索新材料和新反应条件，以更好地应对环境和新能源的需求。
光催化氧化技术始于20世纪70年代1972年
光催化氧化技术始于20世纪70年代。
1972年，FUJISHIMA与HONDA报导了在光电池中光辐射单晶TiO2可以发生水的氧化还原反应并产生氢气。
由此掀开了TiO2光催化过程的历史篇章。
近年来，随着光化学及技术的发展和进步，利用TiO2多相光催化消除环境中的各种污染物的研究已引起人们的广泛关注。
TiO2以其廉价无毒、导带价带电位合适、光腐蚀性小、无二次污染等诸多优点，成为多相光催化领域的热点，并被认为是当前最具有开发前景的绿色环保型光催化剂。
迄今为止，关于光催化氧化机理方面的理论已经相当成熟，而围绕着TiO2光催化剂的研究却方兴未艾。
有关光催化剂TiO2的研究主要集中在以下几个方面：光催化剂载体的研究、TiO2固定化技术的研究、TiO2的改性研究和纳米化TiO2的研制。
文章集中介绍其中的载体、改性以及纳米化的研制技术。
光催化反应发展初期主要采用粉末态投加方式，该法由于存在着无法回收、后处理复杂、操作运行费用高等缺点而难以在实际中应用。
针对这一问题国内外学者在TiO2的固定化方面做了大量工作。
其中，无论是将TiO2做成膜负载在玻璃片、纤维片、铝片等材料上，还是将TiO2负载在各种固体颗粒上，都需要寻求合适的载体。
TiO2光催化剂载体的作用主要体现在：（1）固定TiO2、防止流失、易于回收和提高TiO2的利用率；（2）增加TiO2光催化剂整体的比表面积；（3）提高光催化活性。
因为某些载体可与TiO2发生相互作用，有利于E－H＋的分离并增加对反应物的吸附，同时实现载体的再生；（4）提高光源利用率。
如将TiO2制成薄膜后，化剂表面受到光照射的催化剂粒子数目增加；（5）将催化剂用载体固定，便于制成各种形状的光催化反应器。
光催化剂载体首先要求能改善所担载的物质的组织结构（如增加孔隙、表面积等），同时由于光催化剂是靠光和催化剂的结合来发挥催化作用的，只有被光激活的催化剂才具有光催化效果。
因此，良好的光催化剂载体应具有以下特点：具有良好的透光性；在不影响TiO2催化活性的前提下，与TiO2颗粒间具有较强的结合力；比表面积大；对被降解的污染物有较强吸附性；易于固液分离；有利于固－液传质；化学惰性等。
光催化发展过程
光催化发展过程光催化是一种通过光能激发催化剂来驱动化学反应的技术。
它在环境保护、能源转化和有机合成等领域具有广阔的应用前景。
本文将从光催化的起源和发展、光催化原理、光催化材料以及光催化应用等方面进行阐述，以展示光催化的发展过程。
一、光催化的起源和发展光催化的发展可以追溯到19世纪末的斯特兰斯基实验。
他发现，通过紫外线照射二氧化钛可以催化氧化水里的有机物质，这被认为是光催化的起源。
20世纪60年代，日本学者福田成彦在研究光催化水分解制氢的过程中，发现了光催化产生氢气的效果，并将其称为“光催化水解制氢”。
二、光催化原理光催化的原理是通过光照射激发催化剂表面的电子，使其跃迁到导带上，形成电子空穴对。
电子和空穴具有高能态，可以参与化学反应。
光催化反应的基本过程包括光吸收、电子和空穴的分离、电子和空穴的传输和催化反应。
三、光催化材料光催化材料是实现光催化反应的关键。
常见的光催化材料包括二氧化钛、铁酸铋、氧化锌等。
其中，二氧化钛是最常用的光催化材料之一，具有良好的光催化活性和稳定性。
近年来，石墨烯、金属有机框架等新型材料也被广泛应用于光催化领域。
四、光催化应用光催化技术在环境保护、能源转化和有机合成等领域具有广泛应用。
在环境保护方面，光催化可以降解有机污染物、净化水体和空气。
在能源转化方面，光催化可以实现光电转化、光解水制氢等能源转换过程。
在有机合成方面，光催化可以实现高效和选择性的有机合成反应。
光催化技术的发展离不开科学家们的不懈努力和创新。
他们通过优化催化剂的结构和性能，探索新型光催化材料，改进光催化反应体系，提高光催化效率和稳定性。
同时，光催化技术也面临着一些挑战，如光催化材料的制备成本、光催化反应机理的解析等。
未来，科学家们将继续突破技术瓶颈，推动光催化技术的发展。
总结起来，光催化是一项具有重要意义和广泛应用前景的技术。
随着科学家们的不断努力和创新，光催化的研究和应用将会取得更大的突破。
相信在不久的将来，光催化技术将为解决环境污染、能源危机等重大问题提供有效的解决方案。
光催化
光催化剂摘要：1.起源光触媒，是一个外来词，起源于日本，由于日本文字写成“光触媒”，所以中国人就直接把她命名为“光触媒”。
其实日文“光触媒”翻译成中文应该叫“光催化剂”翻译成英文叫“photo catalyst”。
光触媒于1967年被当时还是东京大学研究生的藤岛昭教授发现。
在一次试验中对放入水中的氧化钛单结晶进行了光线照射，结果发现水被分解成了氧和氢。
这一效果作为“ 本多· 藤岛效果” （Honda-Fujishima Effect）而闻名于世，该名称组合了藤岛教授和当时他的指导教师----东京工艺大学校长本多健一的名字。
这种现象相当于将光能转变为化学能，以当时正值石油危机的背景，世人对寻找新能源的期待甚为殷切，因此这一技术作为从水中提取氢的划时代方法受到了瞩目，但由于很难在短时间内提取大量的氢气，所以利用于新能源的开发终究无法实现，因此在轰动一时后迅速降温。
1992年第一次二氧化钛光触媒国际研讨会在加拿大举行，日本的研究机构发表许多关于光触媒的新观念，并提出应用于氮氧化物净化的研究成果。
因此二氧化钛相关的专利数目亦最多，其它触媒关连技术则涵盖触媒调配的制程、触媒构造、触媒担体、触媒固定法、触媒性能测试等。
以此为契机，光触媒应用于抗菌、防污、空气净化等领域的相关研究急剧增加，从1971年至2000年6月总共有10,717件光触媒的相关专利提出申请。
二氧化钛 TiO 2 光触媒的广泛应用，将为人们带来清洁的环境、健康的身体。
催化剂是加速化学反应的化学物质，其本身并不参加反应。
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。
光触媒是一种纳米级的金属氧化物材料，它涂布于基材表面，在光线的作用下，产生强烈催化降解功能：能有效地降解空气中有毒有害气体；能有效杀灭多种细菌，并能将细菌或真菌释放出的毒素分解及无害化处理；同时还具备除臭、抗污等功能。
光催化技术的历史发展
光催化技术的历史发展光催化技术的历史发展1. 引言光催化技术是一种利用光能促进化学反应的方法，在环境保护、能源领域以及化学工业中具有广泛的应用前景。
本文将深入探讨光催化技术的历史发展，从最早的研究到现代的应用，帮助读者更好地理解这一领域的重要性。
2. 发展背景光催化技术起源于光化学的研究，20世纪初期，科学家们开始研究光与物质之间的相互作用。
1921年，法国化学家科尔努与美国化学家劳埃德·容克斯等人首先提出了光催化的概念。
他们发现，在特定的光照条件下，一些化学反应的速率可以显著加快。
这一发现引发了对光催化机理和应用潜力的深入研究。
3. 早期研究20世纪初，研究人员主要集中在可见光谱范围内的光催化反应。
在1912年，德国化学家费利克斯·法托主持了一项实验，他首次报道了银盐在紫外光照射下的光化学反应，这是早期的光催化实验之一。
随后的几十年里，科学家们陆续发现了更多的光催化反应，为光催化技术的研究奠定了基础。
4. 光催化材料的发展二战后，随着新材料的不断发展，光催化技术开始进入一个新阶段。
1950年代，美国化学家哈里·格雷汉姆·合弗（Harry Gray）首次报道了一种以过渡金属为基础的催化物质，称为“合弗催化剂”。
这种催化剂能够利用可见光来促进化学反应，成为后来光催化材料研究中的重要里程碑。
5. 光催化技术的应用随着对光催化技术的深入研究，其在环境保护和能源领域的应用逐渐展现出巨大潜力。
在空气污染治理中，光催化技术可以利用光能将有害气体转化为无害物质，实现空气净化。
光催化技术还可以应用于水处理、化学合成以及能源转换等领域，为解决一系列环境和能源问题提供了新的解决方案。
6. 当前研究进展在当今社会，人们对清洁能源和可持续发展的需求不断增加，光催化技术因其独特的优势而受到更多关注。
当前的研究重点包括提高光催化材料的效率、拓展催化反应的范围以及降低成本等方面。
研究人员通过改变光催化材料的结构和组成，提高了其在可见光谱范围内的催化效率。
光催化技术研究进展
显示光化学活性，在太阳光谱中紫外光(400 nm 以下）不到 5 %，而波长为400～750 nm 的可见光占43到% 43 % 4%
为了有效地利用太阳光，研究在可见光下具有高效光催化活 性的催化材料非常有意义，寻求廉价、环境友好并具有高性 能的可见光光催化材料将是光催化发展进一步走向实用化的 必然趋势
开创了用光催化方法杀菌消毒的先河。
一、光催化简介
1.光催化的定义及发展史 2.光催化的原理 3.光催化的应用
光催化简介2—机理
机理
光催化剂（如TiO2等）受到能量大于禁带宽 度的光照射，价带上的电子 e-受到激发，跃 过禁带进入导带，留下空穴h+， h+具有强 氧化性， e-具有强还原性，二者形成氧化、 还原体系。
一、光催化的简介 二、光催化的分类方法 三、光催化材料 四、光催化的未来发展
三、光催化材料
半导体： 光催化剂半导体有ZnS、TiO2、
ZnO、CdS、 SnO2和Fe3O4等 卤化银材料作为一种可见光催
化剂受到广泛关注
专题 I—光催化治理水污染 专题II--光催化杀菌 专题III—光催化分解水 专题IV—TiO2光催化材料
一、光催化的简介 二、光催化的分类方法 三、光催化材料 四、光催化的展望
四、光催化的展望
成熟的光催化技术是完全以太阳光作为能 量来源，因此是一种低能耗甚至零能耗的技 术，同时由于没有二次污染物的产生，因此 是一种低能耗的清洁技术； 随着光催化机理、光催化材料、光催化装置 的成熟和完善，将会更加高效、节能、清洁。
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光催化的前世今生
光催化的前世今生集团文件版本号：（M928-T898-M248-WU2669-I2896-DQ586-M1988）湘潭大学《化工前沿技术》课程论文题目：光催化的前世今生学院：兴湘学院专业：09化学工程与工艺学号：姓名：王争完成日期：2012/6/5光催化的前世今生摘要光催化涉及的领域非常宽，包括材料、能源、环境和生命起源等。
目前，光催化研究内容大体分为：分解水或相关溶液制氢、太阳能电池、光伏器件、大规模污水处理、氮和碳的光化学固定、光催化环境净化材料、光催化反应化学等。
本文简单介绍光催化的历史、光催化剂设计、制备以及应用。
关键词光催化历史特性能源环境制备应用水处理废气处理杀菌光解水制气光催化涂料一.光催化的历史催化是藤岛昭教授在1967年的一次试验中对放入水中的氧化钛单晶进行了紫外灯照射，结果发现水被分解成了氧和氢而发现的。
通俗意义上讲触媒就是催化剂的意思，光触媒顾名思义就是光催化剂。
催化剂是加速化学反应的化学物质，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。
光催化技术是在20世纪70年代诞生的基础纳米技术，在中国大陆我们会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。
它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。
最具代表性的例子为植物的"光合作用"，吸收对动物有毒之二氧化碳，利用光能转化为氧气及水。
如此清洁而高效的催化作用当然是我们研究的主要对象，否则将是一笔不可估量的损失。
由于资源环境等问题的严峻性，我们将由被动开始转变为主动研究这一领域。
我们的研究领域主要集中在以下几个方面：（1）新型高效光催化剂，包括可见光光催化剂的研究与开发；（2）光催化技术在空气净化和污水处理等环保领域的应用研究；（3）光催化技术在军事领域的应用研究；（4）光催化技术在医疗方面的应用研究和技术开发；（5）光催化技术在高压输变电线路安全保障方面的应用研究；（6）光催化技术及其产品的工程化和产业化研究与设计。
光催化废气处理技术
光催化废气处理技术1972年，日本Fujishima发现了光催化现象。
1999年由于纳米技术得到了突破性进展，光催化终于正式登上了国际研究舞台。
目前光催化已经成为发达国家老幼皆知的环保代名词。
经过多年的赶超和积累，超细粉末国家工程研究中心的光催化产品的技术与应用等已相当成熟。
光催化在我国最早应用于海水制氢，主要是为了与国家的燃料动力电池汽车配套，为国家的能源战略做技术储备。
光催化是利用TiO2作为催化剂的光催化过程，反应条件温和，光解迅速，产物为CO2和H2O 或其它，而且适用范围广，包括烃、醇、醛、酮、氨等有机物，都能通过TiO2光催化清除。
其机理主要是光催化剂二氧化钛吸收光子，与表面的水反应产生羟基自由基(•OH)和活性氧物质（•O，H2O2），其中羟基自由基(•OH)是光催化反应的一种主要的活性物质，对光催化氧化起决定作用。
羟基自由基具有120kJ/mol的反应能，高于有机物中的各类化学键能，如：C-C(83kJ/mol)，C-H(99 kJ/mol)，C-N(73kJ/mol)，C-O (84kJ/mol)，H-O (111kJ/mol)，N-H(93 kJ/mol)，因而能迅速有效地分解挥发性有机物和构成细菌的有机物，再加上其它活性氧物质(•O，H2O2)的协同作用，其杀菌效果更为迅速。
活性羟基，超氧离子和双氧水都可与生物大分子如脂类，蛋白质，酶类以及核酸大分子反应，直接损害或通过一系列氧化链式反应对生物细胞结构引起广泛的损害性破坏，使细菌蛋白质变异和脂类分解，破坏病毒颗粒的RNA，达到杀灭细菌的目的，同时TiO2的光催化剂还可降解细菌释放出的有毒复合物，攻击细菌的外层细胞，穿透细胞膜，破坏细菌的内部结构，从而彻底的杀灭细菌。
克服了传统的杀菌方法用杀菌剂银、铜等杀菌产生热和有毒组分的缺陷。
同时TiO2的光催化剂还可降解细菌释放出的有毒复合物，攻击细菌的外层细胞，穿透细胞膜，破坏细菌的内部结构，从而彻底的杀灭细菌，实现彻底的空气净化。
光催化技术的发展与应用--个人制作
原子内壳层电子能量低，能级分裂少，简并度低，共有 化程度低，能带窄。 外层电子能量高，能级分裂多，简并度高，共有化程度 高，能带宽。
满带：能量低的能带中充满电子，能带称为满带。 导带：最高能带，全空或半空 ，电子未满，称为导带。 禁带：两个能带间的区域。 价带：导带下的满带，电子可跃迁到导带。
1976年Garey用TiO2光催化剂脱除了多氯联苯中的氯，1977年 Frank光催化氧化CN-为OCN-，光催化技术在环保方面的应用 研究开始启动。
近十几年来，半导体光催化技术在环保、卫生保健等方面的 应用研究发展迅速，纳米光催化成为国际上最活跃的研究领 域之一。
二、半导体光催化技术的理论基础——能带理论
半导体导电：两种载流子运动形成（电子和空穴的定向漂移）。
（1）电子：
价带顶部的电子被激发到 导带后，形成了自由电子 自由电子参与导电 电子带有负电荷
（2）空穴：
价带顶部的电子被激发到 导带后，价带中就留下了 一些空状态 激发一个电子到导带，价 带中就出现一个空状态 把价带中空着的状态看成 是带正电的粒子，称为空 穴 空穴带有正电荷
单个原子：由原子核和核外电子组成。 电子的能量是一定的，这种量子态的能量成为能级。 （轨道的不同能量状态） 电子轨道分别用1s,2s,2p,3s,3p,3d,...等符号表示，对应不 同电子能级，每个能级上只能容纳两个自旋方向相反的 电子。
靠近原子核，受原子核约束强，能级低； 远离原子核，受原子核约束弱，能级高； 电子从低能级跃迁到高能级，要吸收能量； 电子从高能级跃迁到低能级，要放出能量；
在窗玻璃、建筑物的外墙砖、高速公路的护栏、 路灯等表面涂覆一层氧化钛薄膜，利用氧化钛在 太阳光照射下产生的的强氧化能力和超亲水性， 可以实现表面自清洁。
光催化起源
光催化起源嘿，同学们，今天咱来聊聊光催化是咋来的。
你们知道不，这光催化啊，可神奇啦！一开始呢，人们也不知道有这么个厉害的东西。
有一天，有个科学家在做实验的时候，突然发现了一件奇怪的事情。
他把一种材料放在阳光下，然后就看到这种材料开始发生一些变化。
这可把他给好奇坏了，他就开始琢磨，这到底是咋回事呢？后来啊，这个科学家就不断地做实验，想弄明白这种现象。
他发现啊，原来是太阳光里的一种东西，让这种材料发生了变化。
这种东西呢，就叫做光。
太阳光里的光可厉害啦，它能让很多东西发生变化。
这个科学家就想啊，要是能利用太阳光来做一些有用的事情，那该多好啊！于是呢，他就开始研究怎么让光更好地发挥作用。
经过很长时间的努力，他终于发现了一种方法，就是用光来催化化学反应。
啥是催化化学反应呢？简单来说啊，就是让化学反应更快地进行。
比如说，我们平时看到的铁生锈，就是一种化学反应。
但是这个过程很慢很慢。
如果有了光催化呢，这个反应就会变得快很多。
光催化有啥用呢？用处可大啦！比如说，它可以用来净化空气。
我们都知道，现在的空气有时候不太好，有很多脏东西。
光催化就可以把这些脏东西变成无害的东西。
还有啊，它可以用来处理污水。
污水里面有很多有害物质，光催化可以把这些有害物质分解掉，让水变得干净起来。
那光催化是怎么做到这些的呢？其实啊，就是利用太阳光里的能量。
太阳光里有很多能量，光催化材料可以吸收这些能量，然后把它变成一种能够让化学反应加快的力量。
就好像一个小魔法师一样，把脏东西变成好东西。
同学们，你们想想，要是我们能把光催化用好，那我们的生活不就变得更美好了吗？我们可以呼吸更干净的空气，喝更干净的水。
而且啊，光催化还很环保呢，它不需要用很多能源，只需要太阳光就可以了。
不过呢，光催化也不是完美的。
它也有一些问题需要解决。
比如说，有些光催化材料不太稳定，容易坏掉。
还有啊，光催化的效率有时候还不够高，不能很快地把脏东西都处理掉。
但是呢，科学家们正在努力解决这些问题，相信以后光催化会变得越来越好。
首例可见光催化反应2008
首例可见光催化反应2008摘要：一、引言1.介绍光催化反应2.简述首例可见光催化反应的发展历程二、光催化反应原理1.光催化反应的定义2.光催化反应的基本原理三、首例可见光催化反应的发展1.2008 年首例可见光催化反应的发现2.该反应的重要意义四、首例可见光催化反应的应用1.在能源领域的应用2.在环境保护领域的应用五、首例可见光催化反应的发展前景1.未来研究方向2.对我国科技创新的启示正文：首例可见光催化反应自2008 年发现以来，一直备受关注。
它不仅为科学研究提供了一个新的方向，还为实际应用带来了很多可能性。
本文将围绕首例可见光催化反应的发展，对其原理、应用及前景进行探讨。
一、引言光催化反应是一种利用光能催化化学反应的过程，具有高效、环保等优点。
2008 年，我国科学家首次实现了可见光催化反应，这一突破性成果为光催化领域带来了新的机遇。
二、光催化反应原理光催化反应是光能转化为化学能的过程，通过特定材料（光催化剂）吸收光能，激发其内部电子，从而产生具有氧化还原能力的活性物种。
这些活性物种可以降低化学反应的活化能，加速反应速率。
三、首例可见光催化反应的发展2008 年，我国科学家成功实现了首例可见光催化反应。
这一成果在学术界引起了广泛关注，因为它打破了以往光催化反应只能在紫外光区域进行的神话，为光催化反应的实际应用提供了更广阔的空间。
四、首例可见光催化反应的应用首例可见光催化反应的发现为能源和环境保护等领域带来了新的解决方案。
例如，它可以用于水分解制氢、光合成等过程，为可再生能源的开发提供支持。
此外，它还可以用于环境治理，如光降解有机污染物，保护生态环境。
五、首例可见光催化反应的发展前景首例可见光催化反应的发展前景十分广阔。
首先，科学家们可以进一步研究新型光催化剂，提高其光催化活性。
其次，通过优化反应条件，可以实现更高效的光催化反应。
最后，这一技术在实际应用中的推广将为我国的科技创新和绿色发展贡献力量。
光催化发展历程
《光催化发展历程》1. 光催化发展历程就像一场漫长的星际旅行，最初的发现像是在黑暗中看到了一颗遥远的启明星。
你知道吗，很久以前，科学家们偶然发现某些材料在光照下有点小变化，就像探险家在未知星系里发现了一丝微弱的光亮，这是不是很神奇？2. 光催化的早期研究好似一个孩子在蹒跚学步。
那时候，研究成果少得可怜，就像孩子刚学走路只能走几步。
就拿早期对二氧化钛的初步探索来说，大家都在摸不着头脑地研究，你能想象当时科学家们的困惑吗？3. 光催化发展像一场接力赛，一棒一棒地传下去。
后来的研究者在前人的基础上继续努力，就像接力赛选手接棒冲刺。
比如某位年轻科学家在前辈研究的基础上改进了实验方法，这难道不是一种进步吗？4. 它又像一场魔法的进化史，从简单的光感应到强大的催化功能。
起初的光催化就像小魔法只能变个小花样，后来却能像大魔法师一样处理污水。
有个小镇的污水厂用了新的光催化技术后，水质大大改善，你不想知道这魔法是怎么升级的吗？5. 光催化的发展历程像建造一座高楼，基础不牢可不行。
早期那些基础研究就像打地基，虽然枯燥但至关重要。
就像盖房子没有牢固地基会塌，光催化没有前期基础能有现在的成果吗？6. 这个历程像一场音乐创作，从最初的单调音符到后来的华丽乐章。
一开始的光催化研究成果单一，就像音乐里的单音符。
可随着时间推移，各种新应用新理论出现，如同交响乐般丰富，你能感受到这其中的变化吗？7. 光催化发展像是一群工匠打造神器，慢慢雕琢出完美形态。
科研人员就像工匠，不断地对光催化材料进行修饰改进。
你看那新研发出的复合光催化材料，就像精心雕琢的神器，威力大增，你知道工匠们付出了多少心血吗？8. 它仿佛是一场时装秀的演变，从朴素到时尚。
早期光催化的应用很有限，就像时装秀上的老土衣服。
现在呢，在能源领域大放异彩，如同时尚舞台上的最靓的仔，你能想象这巨大的转变吗？9. 光催化的发展像一场冒险之旅，途中有惊喜也有挫折。
有些研究方向走了弯路，就像冒险者进了死胡同。
太阳和光催化剂的故事
太阳和光催化剂的故事人们称太阳为“生命之源”，因为它提供了蓬勃发展的植物所需要的养分和能量，从而支持着地球上的生命。
但是，在不久的将来，太阳的力量还可以被用于改善人们的生活。
这种新技术被称为光催化剂。
光催化剂是一种新型材料，其中包含了太阳能收集和转换机制。
它能够把太阳能转换成电能，以用于供应电力。
它也可以被用于环境保护，有助于减少温室气体排放。
光催化剂是一种特殊的晶体，能够把光转换成化学能。
其中一种最受欢迎的晶体是硅石英，它能够把太阳的可见光转换成电能。
该材料的研究可以追溯到20世纪50年代，当时的科学家们发现，硅石英在暴露在太阳光下时，能够产生电荷并被用于转换电能。
近年来，随着硅石英技术的发展，光催化剂发生了巨大变化。
研究人员们发现，使用更复杂的结构和组合，可以大大提高光催化剂的效率。
而且，由于太阳能的逐渐变暗，研究人员们还发现，许多新型材料可以把其他波长的光转换成可用的能量。
使用光催化剂的应用也在不断增加。
有些以太阳能为能源的家用产品，比如太阳能电池板和充电器，都使用了光催化剂技术。
太阳能电池可以把太阳能转换为电能，用于供应家庭电力。
太阳能充电器则可以把太阳能转换为可充电电池所需的电能。
尽管这项技术还有一定的性能限制，但是未来仍有可能在家庭和工业用电方面发挥重要作用。
此外，光催化剂也可以用于环境保护方面。
由于它能够把太阳能转换成任何需要的能量，因此它也可以用于抵消温室气体的排放。
研究人员们发现，如果把光催化剂用于植物的光合作用中，能够有效地减少温室气体的排放。
太阳和光催化剂的故事就是这样，太阳的力量不仅可以为植物提供能量和养分，而且还可以用于改善人们的生活。
光催化剂有助于改善家庭电力供应，而且还有利于减少温室气体排放。
未来，人们将会利用太阳的光和热来创造新的能源和新的环境保护措施，为地球提供更好的家园。
光触媒的发展历史和未来
光触媒的发展历史和未来10年前光触媒产品一经问世，便引起欧、美、韩等一些发达国家高度关注，他们迅速引进了这一高科技产品。
在此基础上自主研发，并很快推向市场，进入应用领域，使本来很好的空气质量锦上添花。
我国对光触媒的认识应该是2003年非典后期，同其它新的科技产品一样，光触媒这一举世公认的环境净化最新技术自引入国内之日起，便进入“炒作概念----产品泛滥----市场混乱”的怪圈，不仅使有识之士叫苦不迭，呼吁尽早出台行业标准，尽快重新洗牌，也使广大客户对产品疑雾重重，丧失了信心。
一光触媒的昨天1967年末至1968年初，日本东京大学研究生藤岛昭和他的导师――现任东京公益大学名誉校长本多建一在试验中偶然发现了光触媒，随后这一成果被称为“本多?滕岛效应”而闻名于世。
光触媒也叫光催化剂，学术上的定义为以纳米二氧化钛为代表的，在光的照射下自身不起变化，却可以促进化学反应，具有催化功能的半导体材料的总称。
具体反应是：二氧化钛在吸收太阳光或照明光源等可见光后，形成强氧化的自由基，把空气中游离的有害物质及微生物分解成无害的二氧化碳和水。
也就是说，光触媒在光的照射下，会产生类似光合作用的光催化反应，具有极强的光氧化还原功能，能破坏细菌的细胞膜和固化病毒的蛋白质，使细菌流失致死亡，同时还能把细胞尸体释放出的有害复合物分解成无害的水和二氧化碳。
因而光触媒具有极强的杀菌、除臭、防霉、防污自洁、净化空气功能，其主要功能有1. 空气净化功能：对甲醛、苯、氨气、二氧化硫、一氧化碳、氮氧化物等影响人类身体健康的有害有机物起到净化作用。
2. 杀菌功能：对大肠杆菌、黄色葡萄球菌等具有杀菌功效。
在杀菌的同时还能分解由细菌尸体上释放出的有害复合物。
3. 除臭功能：对香烟臭、厕所臭、垃圾臭、动物臭等具有除臭功效。
4. 防污功能：防止油污、灰尘等产生。
对浴室中的霉菌、水锈、便器的黄碱及铁锈和涂染面褪色等现象同样具有防止其产生的功效。
5. 净化功能：具有水污染的净化及水中有机有害物质的净化功能，且表面具有超亲水性，有防雾、易洗、易干的效能。
光催化系统综述
光催化系统综述光催化系统就是光触媒在外界光的作用下发生催化作用，光触媒在光照条件下（可以是不同波长的光照）所起到的催化作用的化学反应[1] 。
从1972年，Fujishima在半导体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[2] 。
1977年，Yokota发现光照条件下，二氧化钛对丙烯环氧化具有光催化活性，拓宽了光催化应用范围，为有机物氧化反应提供了一条新思路[3] 。
此后光催化技术在能源制氢、二氧化碳还原、污染物降解等方面迅速发展起来，光催化制氢在解决环境和能源问题上具有广阔的应用前景。
光催化原理简介当光子能量高于半导体吸收阈值的光照射半导体时,半导体的价带电子发生带间跃迁,即从价带跃迁到导带,从而产生光生电子(e-)和空穴(h+)。
此时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[4] 。
光催化系统简介随着全球化石能源日益枯竭、环境问题日益严峻，严重制约了人类的可持续发展。
寻找清洁、安全、高效的新型能源成为了人们关注的重点。
1972年，日本Fujishima A和Honda K首次报道了TiO2光催化分解水产生H2这一现象后，揭示了利用太阳光分解水制氢的可能性，开辟了将太阳能转换为氢能的研究道路。
随后，科学家们不断研究具有高催化性的催化剂及研究体系，并取得了重大进展。
光催化系统作为研究的必备仪器，起到了举足轻重的作用。
RTK 光催化系统国内首家突破传统体系，模拟工业化生产环境，实现常温常压条件下研究环境，采用独特的RTK GMC专利技术，无需GC，直接对光催化过程中的产气量（氢气或氧气）或产气速率进行计量。
同时，突破了传统装置由于自身设计所导致的低量程瓶颈，可以实现较高量程产气量（产气速率）的实时、在线监测，适用于各种不同产率的催化剂体系评价。
光催化系统可以应用于常温常压光催化制氢、常温常压光催化制氧、常温常压二氧化碳还原以及光催化降解等领域。
光催化背景介绍
光催化背景介绍
嘿，朋友！今天我来给你讲讲光催化这回事儿。
话说有一次，我去参加了一个科技展览。
展览上各种新奇的玩意儿让人眼花缭乱，但有一个展台吸引了我，那就是关于光催化的。
我凑过去，看到一位穿着白大褂的科学家正在给一群好奇的观众讲解。
“光催化啊，简单来说，就是利用光来促使化学反应发生。
”科学家笑着说。
我旁边一个小朋友马上举手问道：“那光怎么能让化学反应发生呢？”科学家耐心地回答：“小朋友，你看啊，就像我们晒太阳会觉得暖和，那是因为阳光有能量。
光催化就是利用光的这种能量，让一些物质发生变化，产生有用的东西。
”
这时，一位大爷也插话了：“这能有啥用啊？”科学家指了指旁边一个模型说：“大爷，比如说，利用光催化技术可以分解污水中的有害物质，让污水变得干净，能保护环境呢！”
我在一旁听得津津有味，心里想着：这光催化可真是神奇，说不定以后能解决好多大问题。
从那次展览之后，我对光催化就一直充满了好奇和期待。
我相信，在未来，光催化会给我们的生活带来更多的惊喜和改变！
怎么样，朋友，这下你对光催化是不是有了点初步的认识啦？。
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湘潭大学《化工前沿技术》课程论文题目：光催化的前世今生学院：兴湘学院专业： 09化学工程与工艺学号： ***********名：**完成日期： 2012/6/5光催化的前世今生摘要光催化涉及的领域非常宽，包括材料、能源、环境和生命起源等。
目前，光催化研究内容大体分为：分解水或相关溶液制氢、太阳能电池、光伏器件、大规模污水处理、氮和碳的光化学固定、光催化环境净化材料、光催化反应化学等。
本文简单介绍光催化的历史、光催化剂设计、制备以及应用。
关键词光催化历史特性能源环境制备应用水处理废气处理杀菌光解水制气光催化涂料一.光催化的历史催化是藤岛昭教授在1967年的一次试验中对放入水中的氧化钛单晶进行了紫外灯照射，结果发现水被分解成了氧和氢而发现的。
通俗意义上讲触媒就是催化剂的意思，光触媒顾名思义就是光催化剂。
催化剂是加速化学反应的化学物质，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。
光催化技术是在20世纪70年代诞生的基础纳米技术，在中国大陆我们会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。
它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。
最具代表性的例子为植物的"光合作用"，吸收对动物有毒之二氧化碳，利用光能转化为氧气及水。
如此清洁而高效的催化作用当然是我们研究的主要对象，否则将是一笔不可估量的损失。
由于资源环境等问题的严峻性，我们将由被动开始转变为主动研究这一领域。
我们的研究领域主要集中在以下几个方面：（1）新型高效光催化剂，包括可见光光催化剂的研究与开发；（2）光催化技术在空气净化和污水处理等环保领域的应用研究；（3）光催化技术在军事领域的应用研究；（4）光催化技术在医疗方面的应用研究和技术开发；（5）光催化技术在高压输变电线路安全保障方面的应用研究；（6）光催化技术及其产品的工程化和产业化研究与设计。
到目前为止，我们已经取得了良好的成绩。
二.光催化的基本原理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)。
由于半导体的光吸收阈值与带隙具有式K=1240/Eg(eV)的关系,因此常用的宽带隙半导体的吸收波长阈值大都在紫外区域。
当光子能量高于半导体吸收阈值的光照射半导体时,半导体的价带电子发生带间跃迁,即从价带跃迁到导带,从而产生光生电子(e-)和空穴(h+)。
此时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。
半导体在光激发下，电子从价带跃迁到导带位置，以此，在导带形成光生电子，在价带形成光生空穴。
利用光生电子-空穴对的还原氧化性能，可以降解周围环境中的有机污染物以及光解水制备H2和O2。
高效光催化剂必须满足如下几个条件：（1）半导体适当的导带和价带位置，在净化污染物应用中价带电位必须有足够的氧化性能，在光解水应用中，电位必须满足产H2和产O2的要求。
（2）高效的电子-空穴分离能力，降低它们的复合几率。
（3）可见光响应特性：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anatase-type 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。
三.光催化剂的分类1.从目前的资料来看，光催化材料体系主要可以分为氧化物，硫化物，氮化物以及磷化物：（1）.氧化物：最典型的主要是TiO2及其改性材料。
目前，绝大部分氧化物主要集中在元素周期表中的d区，研究的比较多的是含Ti，Nb，Ta的氧化物或复合氧化物。
如Tio：、znO、znS、CdS及PbS等，它们对特定反应具有突出优点。
如CdS半导体带隙能较小，与太阳光谱中的近紫外光段有较好的匹配性能，因此可以很好地利用自然光能，但它容易发生光腐蚀，使用寿命有限。
相对而言，TiO：的综合性能较好，是研究中采用最广泛的单一化合物光催化剂。
（2）.硫化物：硫化物虽然有较小的禁带宽度，但容易发生光腐蚀现象，较氧化物而言，稳定性较差。
主要有ZnS，CdS等(3).氮化物：也有较低的带系宽度，研究得不多。
有Ta/N，Nb/N等体系。
(4).磷化物：研究很少，如GaP。
四.光催化剂的特性1.低温深度反应光催化氧化可在室温下将水、空气和土壤中有机污染物完全氧化成无毒无害的物质。
而传统的高温焚烧技术则需要在极高的温度下才可将污染物摧毁，即使用常规的催化氧化方法亦需要几百度的高温。
2.净化彻底它直接将空气中的有机污染物，完全氧化成无毒无害的物质，不留任何二次污染，目前广泛采用的活性炭吸附法不分解污染物，只是将污染源转移。
3.绿色能源光催化可利用太阳光作为能源来活化光催化剂，驱动氧化—还原反应，而且光催化剂在反应过程中并不消耗。
从能源角度而言，这一特征使光催化技术更具魅力。
4.氧化性强大量研究表明，半导体光催化具有氧化性强的特点，对臭氧难以氧化的某些有机物如三氯甲烷、四氯化炭、六氯苯、都能有效地加以分解，所以对难以降解的有机物具有特别意义，光催化的有效氧化剂是羟基自由基（HO），HO的氧化性高于常见的臭氧、双氧水、高锰酸钾、次氯酸等。
5.广谱性光催化对从烃到羧酸的种类众多有机物都有效，美国环保署公布的九大类114种污染物均被证实可通过光催化得到治理，即使对原子有机物如卤代烃、染料、含氮有机物、有机磷杀虫剂也有很好的去除效果，一般经过持续反应可达到完全净化。
6.寿命长理论上，催化剂的寿命是无限长的。
五.光催化剂的制备方法1.物理方法在物理法制备纳米复合磁性粒子之前，通常需要对子、母粒子进行一定的表面改性处理。
主要有机械复合法，通常是利用机械剪切、挤压等作用力，使子粒、母粒子复合在一起。
其复合形式有嵌入、沉积和包覆等。
还有干式冲击法、高能球磨法、共混法、异相凝聚法和高温蒸发法等。
2.化学方法纳米磁性粒子的化学复合法较多，有溶胶一凝胶法、沉淀法、溶剂蒸发法等，除此之外还有超临界流体法、溶剂一非溶剂法、离子交换法、化学镀法、化学气相沉积法、激光合成法、等离子法、微乳液法等。
3.物理化学方法主要的有离子自组装技术(IsAM)⋯、热等离子体法、激光加热蒸汽法、电解法等。
六.光催化的应用1.水处理目前的转化处理方法大多是针对排放量大、浓度较高的污染物，对于水体中浓度较低、难以转化的污染物的净化还无能为力。
而近年来逐渐发展起来的光催化降解技术为解决这一问题提供了良好的途径。
近年来的研究表明，光催化反应能将含有染料、农药、卤代有机化合物、表面活性剂、油污、无机污染物的废水处理为无害水而排放，而且成本不高，无二次污染。
2.废气处理汽车、摩托车尾气以及工业废气等会向空气中排放NO。
SO。
卤素、烃类和醇、酸等气体，这些气体在空气中密集或者具有很明显的臭味，或者严重影响人体的健康。
以前普遍采用活性炭去除这些气体，随着气体在活性炭表面的富集，其吸附能力明显下降，使其应用受到限制。
而利用与半导体光催化技术联合使用处理这些气体，经紫外线光照射这些活性炭后，又可以恢复新鲜的表面，消除了吸附的限制。
近年来，日本等国家采用TiO：光催化剂和气体吸附剂组成的混合型除臭吸附剂已经得到实际的应用。
3.杀菌有害细菌在自然界分布非常广泛，无论是土壤、空气、水，还是各类物体表面、人体的表面等无处不有，且种类繁多，数量庞大，严重威胁着人体的健康。
细菌等微生物由复合的有机物构成，可以应用光催化技术加以杀除。
与银、铜等杀菌剂相比，光催化剂在杀菌时不会放出内毒素。
光催化剂不仅能杀死细菌，而且能同时降解由细菌释放出的有毒复合物。
光催化杀菌技术在农业、卫生陶瓷、水处理、涂料等行业的应用非常广泛。
4.光解水制氢氢能具有清洁、高效、安全、可贮存等优点，在国际上倍受关注，而近年来发展起来的光催化技术为制氢提供了新的途径。
在无需外加能量的条件下，可以利用紫外线或太阳能光解水制氢。
5.光催化涂料日本在光催化材料及涂料方面的研究及应用处于国际领先，提出了在传统建筑材料中添加纳米光催化材料使其增加光催化空气净化功能的解决方案。
如西方聪等人【l纠将聚四氟乙烯微粒和TiO：微粒混合烧结后，压延成薄板。
氟系列树脂形成多孔结构，厚度为0．5 mm，外部气体可扩散至其内部。
由于薄板中含TiO：，利用其光催化作用可消除隧道中以及停车场处的NO，及其它废气。
s叩y粕等[16】将Ti02粉体与氟树脂、有机钛偶联剂及甲苯溶剂混合，然后涂覆在基底上，在120℃干燥20 IIIin。
因为TiO：的浓度很高(体积百分比为90％)，所以TiO：粒子暴露在涂层表面。
这种方法制得的涂层具有较高的光催化能力，工艺较简单实施方便。
Tabatabaie—R且is8i等¨71研究了消除空气中的挥发性毒素的方法，如用TiO：溶胶处理含有甲醛的镶板或家具，在其表面形成一薄层透明的饰面。
这个薄层就像隔膜一样可以阻止甲醛和其它有害气体向外扩散。
七.光催化的展望半导体多相光催化的研究对象主要是单一污染物的降解，在环境污染治理方面的应用尚处于小规模阶段，今后，无论是在半导体多相光催化机理研究，还是大规模的工业实际应用方面都需要进一步的深人，尤其应重视以下几个方面的研究：①高效光催化剂的研制，提高并维持催化剂的光催化活性。
近年发现，用无机非整比纳米TiO：一，膜作为高效光催化剂将是这一领域的研究热点。
②光催化反应机理的研究缺乏中间产物及活性物质的鉴定，仍停留在设想与推测阶段。
进一步深入研究光催化反应机理，掌握有机物降解规律，对于光催化技术的开发意义重大。
③设计制造价廉、实用、能够满足一定规模污水处理的光催化反应装置，优化光催化降解工艺条件，加大对成分复杂的实际废水处理的研究力度。
④多项单元技术的优化组合是当前水处理领域的发展方向。
与其他水处理技术联用，利用技术的协同作用来提高水处理效率，开拓更广阔的应用前景。
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