光催化研究发展综述性报告
光催化 降解 综述
光催化降解综述光催化降解是一种利用光催化剂在光照条件下加速化学反应的技术，被广泛应用于环境污染治理领域。
本文将从光催化原理、光催化剂的选择和应用、光催化降解的机制以及当前存在的问题和发展趋势等方面进行综述。
一、光催化原理光催化是利用光照激发光催化剂产生电子-空穴对，从而引发一系列化学反应的过程。
在光催化过程中，光催化剂吸收光能，产生电子-空穴对，其中电子和空穴可以参与各种氧化还原反应和非氧化还原反应。
通过光催化剂的表面吸附或溶液中的物质吸附，可以实现对目标污染物的降解和转化。
二、光催化剂的选择和应用在光催化降解中，光催化剂的选择至关重要。
常见的光催化剂包括二氧化钛（TiO2）、氧化锌（ZnO）、半导体纳米材料等。
其中，二氧化钛是最常用的光催化剂之一，具有高光催化活性、稳定性和低成本等优势。
光催化剂的应用形式有粉末状、薄膜状、纳米材料状等，可以根据具体需求选择适合的形式。
三、光催化降解的机制光催化降解主要通过光催化剂吸收光能激发电子-空穴对，引发一系列氧化还原反应来实现。
在光照条件下，光催化剂表面的电子-空穴对会与周围的溶液中的氧、水等反应物发生反应，生成活性氧物种（如·OH、O2·-等）。
这些活性氧物种具有强氧化性，可以与有机污染物发生反应，使其分解为无害的物质，从而实现光催化降解的效果。
四、存在的问题和发展趋势尽管光催化降解技术具有很大的潜力和应用前景，但仍存在一些问题。
首先，光催化剂的光催化活性和稳定性需要进一步提高，以提高降解效率和延长催化剂的使用寿命。
其次，光催化过程中的光照条件和反应条件对降解效果有很大影响，需要进行深入研究和优化。
另外，光催化剂的选择和应用需要根据不同污染物的特性进行优化，以提高降解效果和经济效益。
未来的发展趋势主要集中在以下几个方面。
首先，研究人员将致力于开发新型的光催化剂，提高其光催化活性和稳定性。
其次，利用纳米技术和其他材料改性技术，改善光催化剂的光吸收性能，提高光催化降解效率。
mof光催化综述
mof光催化综述
MOF光催化综述
随着环境污染问题的日益严重，光催化技术作为一种高效、环保的处
理方法备受关注。
而金属有机框架（MOF）作为一种新型的多孔材料，具有高度可控的结构和表面性质，因此在光催化领域中也备受关注。
MOF光催化的基本原理是利用MOF的多孔结构和表面活性位点吸附和催化光催化反应物，从而实现对污染物的高效降解。
MOF光催化技术具有以下优点：
1.高效性：MOF具有高度可控的结构和表面性质，能够提高光催化反应的效率。
2.环保性：MOF光催化技术不需要添加任何化学试剂，具有环保性。
3.可重复性：MOF光催化技术可以多次使用，具有较好的可重复性。
4.广泛适用性：MOF光催化技术可以应用于多种污染物的降解，具有广泛的适用性。
目前，MOF光催化技术已经应用于多种污染物的降解，如有机污染物、重金属离子、氨氮等。
其中，MOF-5、UiO-66、MIL-101等MOF材料被广泛应用于光催化领域。
MOF光催化技术的研究重点主要包括以下几个方面：
1. MOF材料的合成和表征：MOF材料的合成和表征是MOF光催化
技术研究的基础。
2. MOF光催化反应机理研究：MOF光催化反应机理的研究可以帮助
我们更好地理解MOF光催化技术的工作原理。
3. MOF光催化技术的优化：MOF光催化技术的优化可以提高其降解
效率和稳定性。
4. MOF光催化技术的应用研究：MOF光催化技术的应用研究可以帮
助我们更好地了解其在实际环境中的应用情况。
总之，MOF光催化技术作为一种新型的光催化技术，具有高效、环保、可重复、广泛适用等优点，在环境污染治理中具有广阔的应用前景。
mof光催化综述
mof光催化综述MOF光催化综述近年来，金属有机框架（MOF）作为一种新型催化剂材料，在光催化领域受到了广泛关注。
MOF光催化具有高效、可控和环境友好等优点，因此在能源转化、环境净化和有机合成等领域有着广阔的应用前景。
本文将综述MOF光催化的研究进展和应用，旨在为读者提供一个全面了解MOF光催化的视角。
我们将介绍MOF的基本概念和结构特点。
MOF是由金属离子（或簇）与有机配体通过配位键连接而成的晶体材料。
其具有高度有序的孔道结构和可调控的化学成分，为其在光催化反应中提供了良好的催化性能。
MOF材料的孔道结构可以用于吸附和传递反应物分子，从而提高光催化反应的效率。
我们将重点介绍MOF光催化在能源转化领域的应用。
MOF光催化在太阳能光电转化、水分解和二氧化碳还原等方面展示出了巨大的潜力。
例如，MOF材料可以作为光催化剂用于光电化学水分解，将太阳能转化为氢气和氧气。
此外，MOF光催化还可以应用于光催化还原二氧化碳，将其转化为有机化合物，实现CO2的高效利用。
然后，我们将讨论MOF光催化在环境净化领域的应用。
MOF材料具有高度有序的孔道结构和可调控的化学成分，使其在环境污染物的吸附和降解方面表现出优异的性能。
例如，MOF光催化剂可以用于光催化降解有机污染物，如有机染料和有机废水。
此外，MOF材料还可以用于吸附和释放气体污染物，如甲醛、苯等。
我们将介绍MOF光催化在有机合成领域的应用。
MOF材料作为催化剂可以在有机合成反应中发挥重要作用。
例如，MOF光催化剂可以用于光催化有机合成反应，如光催化氧化反应和光催化还原反应。
此外，MOF材料还可以作为催化剂的载体，用于固定其他催化剂，提高催化反应的效率和选择性。
MOF光催化作为一种新型催化剂材料，在能源转化、环境净化和有机合成等领域具有广阔的应用前景。
MOF材料的高度有序的孔道结构和可调控的化学成分为其在光催化反应中提供了良好的催化性能。
通过进一步的研究和开发，MOF光催化有望在解决能源和环境问题方面发挥重要作用。
(完整版)TiO2光催化文献综述
ZnO/TiO 2 复合纳米纤维的制备及光催化性能研究文献综述1. 前言20世纪以来，科技的不断进步和工业的快速发展，在给人类带来舒适与便利的同时，也造成了环境的污染与恶化，给人类的健康和生活带来了潜在的危胁。
[1-3]在各种环境污染中，最普遍、最主要和影响最大的是化学污染。
因而, 有效地控制和治理各种化学污染物对构成人类生存最基本的水资源、土壤和大气环境的破坏是环境综合治理中的重点。
多年来人们一直在寻找和尝试治理环境污染的办法，比如物理法、化学法和生物处理法等[4-6]，但是都存在着不少缺陷。
因此，研究开发新型的化学污染处理方法有非常重要的意义。
光催化是纳米半导体的独特性能之一。
纳米半导体材料在光的照射下，通过有效吸收光能产生具有超强氧化能力和还原能力的光生电子和空穴，促进化合物的合成或使化合物（有机物，无机物）降解的过程称之为光催化[7]。
1972年，Fujishima 和Honda[8]首先发表了用TiO2作为光催化剂分解制氢的论文，这标志着光催化时代的开始，当时正值能源危机，因此利用光催化剂和太阳能制备氢气对缓解能源危机具有重大的意义，引起了科研学者的广泛关注，随后更多关于光催化的研究深入开展了对光催化机理的探索。
在1977年，Frank和Bard等[9]用TiO2 作为光催化剂将水中的氰化物分解，氧化CN-为OCN-，为光催化剂处理污水的发展提供了有力依据。
这些重大的研究也为如今催化剂在环境净化和新能源利用开发方向的研究奠定了基础。
TiO2以其无毒、催化活性高、稳定性好和价格低廉等优点, 被公认为优良的半导体光催化剂。
纳米TiO2的光生空穴的强氧化能力, 使得生物难降解的有机污染物的完全矿物化氧化成为可能。
大量研究表明，绝大部分有机物均能被TiO2光催化氧化而降解。
此外许多无机化合物或无机离子也能在TiO2表面与光生电子反应被光催化生成毒性较小或无毒的产物。
因而在大气净化、抗菌、净水、防污、防臭方面有着广阔的应用前景。
关于光催化氧化技术的综述研究
关于光催化氧化技术的综述研究光催化氧化技术是一种利用光能将氧化还原反应进行催化的技术，近年来得到了广泛的关注和研究。
光催化氧化技术具有高效、环保、可持续等优点，在环境保护、能源开发、化工、材料等领域有着重要的应用价值。
本文将就光催化氧化技术的原理、材料、反应机理、应用等方面进行综述研究。
一、光催化氧化技术的原理光催化氧化技术是利用光能引发氧化还原反应，从而实现物质转化的一种技术。
其原理主要包括光照、光催化剂和反应物三个方面。
首先是在光照的作用下，光能激发催化剂上的电子，从而形成活性中心；其次是活性中心与反应物发生作用，引发氧化还原反应；最后是由于光照的存在，反应速率得到显著提高。
这一过程是一个非常复杂的过程，需要光能、催化剂和反应物之间的协同作用才能实现。
二、光催化氧化技术的核心材料光催化氧化技术的核心是光催化剂，它决定了光催化氧化技术的效率和稳定性。
常见的光催化剂包括二氧化钛、氧化铟、氧化锌、二氧化硅、氧化铁等。
二氧化钛是应用最为广泛的光催化剂，其优点是光催化活性高、光稳定性好、价格低廉等。
除了光催化剂外，载体材料也是影响光催化氧化技术效果的重要因素，常见的载体材料包括活性炭、二氧化硅、氧化铝等。
这些载体材料具有比较高的比表面积和孔隙结构，能够提高光催化剂的分散度和利用率，从而进一步提高光催化氧化技术的效率和稳定性。
三、光催化氧化技术的反应机理光催化氧化技术的反应机理是研究光催化氧化技术过程中最为复杂和困难的部分。
目前关于光催化氧化技术反应机理的研究主要分为两种类型：一种是基于单一光催化剂的反应机理研究，另一种是基于多组分光催化体系的反应机理研究。
前者主要研究光催化剂在光照条件下的电子转移、活性中心的形成与分解等过程，后者则要考虑到不同组分在光照条件下的相互作用。
不管是哪种类型的研究，都需要运用表面物理化学、光物理学、电化学等多学科的知识来解析光催化氧化技术的反应机理。
反应机理的深入研究可以为改进或设计新的光催化剂提供理论指导。
压电光催化 综述
压电光催化综述压电光催化是一种新兴的交叉学科领域，将压电效应和光催化效应结合起来，用于解决能源和环境领域的问题。
本文将综述压电光催化的原理、应用以及未来的发展趋势。
一、压电光催化的原理压电效应是指某些晶体在受到外力作用下会产生电荷分离现象，这种电荷分离可用于产生电能。
而光催化效应是指某些材料在光照下能够促进化学反应的过程。
压电光催化将这两种效应相结合，通过施加外力使晶体产生电荷分离，然后利用光照激发材料表面的电子，加速催化反应的进行。
这种结合使得压电光催化具有更高的催化效率和更广泛的应用场景。
二、压电光催化的应用1. 水分解产氢压电光催化可用于水分解产氢，通过施加外力使晶体产生电荷分离，然后利用光照激发材料表面的电子，加速水分解反应的进行。
这种方法不仅能够高效产氢，还能够利用可再生能源，解决能源短缺和环境污染问题。
2. 光降解有机污染物压电光催化还可用于光降解有机污染物，通过施加外力使晶体产生电荷分离，然后利用光照激发材料表面的电子，加速有机污染物的降解反应。
这种方法具有高效、无污染和可控性强的优点，可以应用于废水处理和环境保护领域。
3. 光催化合成有机化合物压电光催化还可用于光催化合成有机化合物，通过施加外力使晶体产生电荷分离，然后利用光照激发材料表面的电子，加速有机化合物的合成反应。
这种方法可以实现无需传统催化剂参与的合成反应，具有高效、环保和可控性强的特点。
三、压电光催化的发展趋势1. 材料的研发和优化压电光催化的应用受限于材料的性能和稳定性，因此需要进行材料的研发和优化。
未来的发展趋势是设计和合成具有高压电效应和高光催化效应的材料，以提高催化效率和稳定性。
2. 催化机理的探索压电光催化的机理还不完全清楚，需要进一步探索催化反应的机理。
未来的发展趋势是通过实验和理论计算相结合的方法，揭示压电光催化的机理，为进一步优化催化效率提供理论指导。
3. 应用领域的拓展压电光催化在水分解产氢、有机污染物降解和有机化合物合成等领域已经取得了一些进展，但仍有很大的发展空间。
光催化产氢综述
光催化产氢综述一、光催化产氢技术原理光催化产氢技术是利用可见光、紫外光或者太阳光照射到特定的催化材料上，使其吸收光子能量激发电子，从而促进水分子的光解反应，产生氢气和氧气。
该技术具有高效、环保、可再生等优点，被广泛应用于氢能源领域。
二、光催化产氢材料1. 二氧化钛（TiO2）二氧化钛是目前应用最广泛的光催化产氢催化剂之一。
其具有良好的光催化活性、稳定性和可再生性，在紫外光照射下能够促进水分解反应。
但由于其能带结构的限制，只能在紫外光区域进行光解反应，导致光利用率较低。
2. 铋基材料铋基材料是一类新型的光催化产氢催化剂，具有较高的光催化活性和可见光响应性，能够有效提高光解反应的光响应范围，并且在光解反应中还能够减少氧气的竞争性吸附，提高产氢效率。
3. 有机染料敏化材料有机染料敏化材料是一种能够吸收可见光的催化剂，能够有效提高光解反应的光响应范围，增强光解反应的效率。
此外，有机染料敏化材料还具有可再生性、低成本、制备简便等优点。
三、光催化产氢机理光催化产氢的反应机理主要包括光吸收、电子-空穴对的生成和分离、界面光生电荷的传输等过程。
当光照射到催化材料上时，激发材料中的电子和空穴，形成电子-空穴对，并且在催化材料表面发生还原和氧化反应，最终产生氢气和氧气。
四、光催化产氢应用光催化产氢技术已经在太阳能利用、氢能源生产、环境保护等领域得到了广泛应用。
通过光催化产氢技术，可以实现太阳能的有效利用和氢气的清洁生产，为解决能源危机和环境污染问题提供了新的途径。
五、光催化产氢未来发展未来，光催化产氢技术将继续发展，主要包括提高光催化活性、光电转换效率的提高、材料的稳定性和可再生性等方面。
同时，随着对清洁能源和环境保护的需求不断增加，光催化产氢技术将在未来得到更广泛的应用。
综上所述，光催化产氢技术是一种具有巨大潜力和前景的能源技术，通过不断的科研创新和工程实践，将可以实现太阳能的有效利用和氢气的清洁生产，为人类的可持续发展做出贡献。
关于光催化氧化技术的综述研究
关于光催化氧化技术的综述研究光催化氧化技术是一种利用光能和催化剂促进氧化反应的技术，已经被广泛应用于环境治理、能源生产和化工等领域。
本文将综述光催化氧化技术的原理、应用、发展现状和未来趋势，以期为相关领域的研究和实践提供参考。
一、光催化氧化技术的原理光催化氧化技术是通过使用光或其他辐射能源来激活催化剂，促进催化剂表面上的氧化还原反应。
具体来说，当光能照射到催化剂表面时，催化剂会吸收能量，激发电子跃迁至导带，从而形成电子-空穴对。
这些电子-空穴对可以参与表面吸附分子的还原和氧化反应，从而促进氧化反应的进行。
光催化氧化技术的核心是催化剂的光谱响应和电子传递过程。
1. 环境治理光催化氧化技术在环境治理领域有着广泛的应用。
利用光催化氧化技术可以将废水中的有机物、重金属和污染物转化为无害物质，达到废水处理和环境保护的目的。
光催化氧化技术还可以用于空气净化，例如将空气中的有害气体如二氧化硫、氮氧化物等转化为无害物质，净化空气质量。
2. 能源生产光催化氧化技术还可以应用于能源生产领域。
利用光催化氧化技术可以将太阳能转化为化学能，通过光催化水分解来产生氢气，从而实现可再生能源的生产。
光催化氧化技术还可以应用于光电池、光催化还原CO2等领域，为能源生产提供新的技术途径。
3. 化工领域在化工领域，光催化氧化技术可以应用于有机合成、催化剂制备、催化反应等方面。
利用光催化氧化技术可以实现对有机物的特定官能团氧化反应，产生具有特定结构和性质的有机化合物。
光催化氧化技术还可以应用于催化剂的制备，例如通过光催化合成法来制备铁氧化物等催化剂。
目前，光催化氧化技术已经取得了一系列的研究进展和应用成果。
在催化剂方面，研究人员已经合成了多种高效的光催化剂，如TiO2、ZnO、CdS、WO3等，这些催化剂在光催化氧化反应中具有较高的活性和稳定性。
在反应系统方面，研究人员已经开发了多种光催化氧化反应体系，如溶液相、气相和固相反应等，这些反应体系在各自领域已经取得了一定的应用效果。
半导体光催化综述
硫及金属硫化物-类石墨相氮化碳纳米复合材料的制备，表征及其光催化性能的研究第一章绪论自18世纪60年代的第一次工业革命到现在以来，科学技术迅猛发展、日新月异。
工业革命（第一次科技革命）以瓦特的蒸汽机的发明为标志，宣告了人类社会由原来的火器时代，进入到了蒸汽时代。
第二次科技革命发生在19世纪70年代，在这个时期，自然科学取得了飞速的进展，由于资本主义制度的逐渐形成和完善，资本主义国家为了生存和发展，开始了大量的对世界资源进行掠夺。
两次工业革命对然建立了世界的初步两极格局，但是两次科技革命的功劳还是不容忽视的，它们推动了传统的农业，手工业向现代化工业以及机器化工业的飞速发展，并且带给了人类社会巨大的物质财富，在资本主义国家逐利的对外扩张过程中，不可否认的是它们的争斗促进了人类文明的进步和繁荣。
但是，当资本家们在大力发展社会生产力，提高生活水平的同时，对环境也造成了严重的破坏，至今，已严重威胁着我们所处在的的生存环境。
特别是在进入20世纪50年代之后的第三次科技革命；随着工业现代化进程的加快，人类向所生存的环境排放了大量的生产废水、废气，它们其中含有大量的有毒污染物如医用药品、农药、工业染料、表面活性剂和含有重金属离子的溶液等，含有上述物质的这些废水给人类的健康和生存环境带来巨大的威胁。
而且在上述这些污染物中，用传统的处理方法很难将其完全消灭和降解。
废水中的很多有机化合物能使水中的厌氧微生物发生异变，从而产生明显的毒害作用；所以必须创造出一些其它的非生物的降解技术来除去这些有机化合物[1-3]。
因此，开发一种简便、有效、快捷、无害的方法来治理水体污染和大气污染是当前社会一个亟待解决的问题。
并且，社会现代化的发展需要消耗大量的能源，据专家分析，传统的化石能源已经不能继续维持人类社会的长期发展，而且传统的化石能源的使用是当前引发严重环境问题的万恶之源。
所以，环境问题和能源问题是21世纪可持续发展战略的两大亟待解决的严重问题。
光催化研究发展综述性报告
光催化研究发展综述性报告本人申请攻读动力工程与工程热物理专业博士学位，由于对后续能源与新能源技术专业太阳能分解水制氢方向有浓厚的兴趣，通过对相关文献的阅读和参加相关报告，对太阳能光催化分解水制氢有了详细的了解，对其发展简述如下：/ 、八1.前言当今人类社会面临能源和环境两大问题[1-2]。
能源的短缺和环境的污染严重制约着人类社会的发展。
一方面，社会的高速发展使得人类对于能源的需求越来越大，而我们目前所用的能源还是以传统的化石燃料为主，但是因为化石燃料的不可再生性，或者说是形成的时间周期太长，使得其必有枯竭的一天。
据估计，按照目前的开采水平和消耗量，石油还能够维持四十年左右，煤炭最多也就是两百年，而天然气还可以维持大概六十多年。
另一方面，化石燃料的燃烧，引起严重的环境污染和对环境的危害，如温室效应、酸雨、光化学烟雾等等，对人类的生存产生了严重的威胁。
研究自然的、社会的、生态的、经济的以及利用自然资源过程中的基本关系，以确保全球的可持续发展已经成为各国都十分关注的一个话题。
就像美国，在2009 年提出的7870 亿美元的巨额经济刺激计划中，把发展新能源定位于抢占未来发展制高点的重要战略产业，并提出在未来的三年的时间里，国内可再生能源产量要增加一倍。
而我国人口众多，常规能源储备远低于世界平均水平，而且近几十年来，环境污染也是日益严峻。
这使得寻找一种清洁可持续的替代能源变得更加迫切。
而我国幅员辽阔，拥有极为丰富的太阳能资源，开发潜力巨大，从长远发展来看完全可以满足国家可持续发展的需求。
但太阳能能量密度低、分散性强、不稳定、不连续的缺点使得我们至今仍缺乏对其高效低成本大规模利用的有效手段。
但是考虑到占地表约3/4 的水域和植物的光合作用，我们是不是可以利用太阳能分解水，制取氢气,而氢气又是是一种无色无臭无味无毒的清洁燃料，具有储能密度高、无污染、易于与电能相互转换等优点，被视为一种最为理想的替代能源。
1972年，日本学者Fujishima和Honda[3]对光照TiO?电极导致水分解产生氢气的发现，使得太阳能转化为氢能成为了现实，也为利用太阳能过程中各种困难的解决提供了一个理想的途径。
关于光催化氧化技术的综述研究
关于光催化氧化技术的综述研究光催化氧化技术被广泛应用于污染物治理领域。
该技术利用光催化剂将光能转化为化学反应能，使污染物在光催化剂和氧气的作用下发生氧化反应，降解成低毒、低浓度的物质。
该技术具有高效及无二次污染等特点，特别是在不易降解的有机物的处理上有着很好的应用。
光催化氧化技术的发展历程：1996年，光催化氧化技术被应用于废水处理。
1998年，日本出现了第一款商业化的光催化空气净化器。
2000年，国内开始研究光催化空气净化技术。
之后，国内外对光催化氧化技术的研究逐渐深入，应用领域也不断扩大。
目前，光催化氧化技术应用领域涉及悬浮颗粒、颗粒状物质、有机物、气体及水等领域的治理。
催化剂的选择：目前，常用的催化剂有TiO2、CdS、ZnO等。
在这些催化剂中，TiO2应用最广泛，其在紫外光照射下可以吸收大部分的紫外光谱。
CdS和ZnO的吸收较弱，但对可见光和紫外光的响应能力较强。
其中，CdS在光催化反应中表现出了很好的性能，被广泛应用于处理有机物和硫化物。
催化剂改性包括材料的掺杂和表面的改变等。
当掺杂物被引入催化剂时，掺杂物会与催化剂的晶格相互作用，从而改变催化剂的吸收和反应特性。
例如，Ag/TiO2催化剂的反应活性可提高4倍以上，掺杂Co的TiO2相对于纯TiO2催化剂反应活性提高了5-10倍。
光源选择：光催化氧化技术需要用到光源，目前在实验中使用的光源包括汞灯、钨灯、UV LED等。
其中，UV LED在光源选择中应用最广泛，其稳定性高，寿命长，同时还可以针对红外波段进行镀膜实现波长选择，具有很大的发展前景。
过程控制：光催化氧化技术需要对处理过程进行控制。
其中的光源强度、反应时间、催化剂浓度、溶液pH等因素都会影响反应效果。
此外，反应器的照射方式、反应器的形状等因素也会影响反应效果。
总体而言，光催化氧化技术在污染治理领域拥有广阔的应用前景。
虽然在研究过程中仍有一些问题需要解决，如光催化剂的选择、改性、光源选择、过程控制等，但通过不断的探索和创新，我们相信这一技术将会在未来得到进一步的发展。
关于光催化氧化技术的综述研究
关于光催化氧化技术的综述研究光催化氧化技术是一种利用光能激发催化剂催化氧化反应，将有机废水中的有机物质氧化降解为二氧化碳和水的高效技术。
随着环境污染和能源危机的日益加剧，光催化氧化技术凭借其高效、环保的特点成为环境领域的研究热点之一。
本文将对光催化氧化技术的原理、应用和研究进展进行综述，以期为相关领域的研究和应用提供参考。
一、光催化氧化技术的原理光催化氧化技术的原理是利用光能使催化剂吸收光子激发电子，从而在催化剂表面形成活性物种，进而促进氧化反应的进行。
光催化氧化的关键步骤包括：①光生电子-空穴对的形成，催化剂表面的电子受到光子激发后跃迁到导带，形成自由电子和空穴。
②活化吸附，有机废水中的有机物质被吸附到催化剂表面。
③氧化反应，活性物种与有机物质发生氧化反应，生成CO2和H2O。
光催化氧化技术的关键是选择合适的催化剂、光源和反应条件，以提高光催化氧化反应的效率。
1. 水处理领域光催化氧化技术在水处理领域得到了广泛应用，主要用于处理含有机废水的工业废水和城市污水。
通过光催化氧化技术，可以将有机废水中的有机物质高效地氧化降解为无害的无机物质，从而实现水体的净化和再利用。
光催化氧化技术还可以有效去除水体中的有机色素和有机物质，改善水质和净化环境。
2. 空气净化领域光催化氧化技术还被广泛应用于空气净化领域，主要用于降解空气中的有机污染物和有害气体。
利用光催化氧化技术，可以将空气中的VOCs、NOx等有机污染物和有害气体氧化降解为无害的CO2和H2O，从而净化空气，改善空气质量，减少环境污染。
3. 光催化电化学光催化氧化技术还可以与电化学技术相结合，构建光催化电化学系统，实现对废水和废气的高效治理。
光催化电化学系统利用太阳能或人工光源激发催化剂，产生活性物种，并利用电化学方法实现物质的氧化还原反应，从而高效地净化水体和空气，实现资源的循环利用。
1. 催化剂的研究催化剂是光催化氧化技术的关键，其性能直接影响光催化氧化反应的效率和稳定性。
光催化综述
1.5可见光响应光催化剂的研究进展1.5.1TiO2光催化剂可见光化的研究针对TiO2光催化剂的量子效率很低,且只能利用太阳光中的紫外辐射(约占太阳光能量的4%)而无法利用可见光(约占太阳光能量的43%)的缺点,研究者们通过掺杂、光敏化、复合半导体等方法使Ti02的吸收波长红移到可见光区,以便充分利用太阳光,并对提高光催化过程的量子效率进行了系统深入的研究,尤其是近年来在Ti02掺杂改性方面取得了重要进展。
1.5.1.1金属离子掺杂金属离子掺杂就是将一定量的金属离子引入到半导体晶格中,影响光生载流子的产生、迁移/复合及其转化过程,从而影响半导体的光催化活性。
由于金属离子的能级位于半导体的禁带中,从而将半导体吸收光波长的范围扩展到可见光区。
用于掺杂的离子主要包括过渡金属离子和稀土金属离子。
国内外许多研究者作了大量金属离子掺杂TIO:的研究,结果显示金属离子的掺杂不同程度地影响了Tio:的光催化活性[22一26]。
有些金属离子的掺入提高了TIO:的光催化活性,有些金属离子的掺入影响很小,有些反而降低了TIO:的光催化活性。
还有在不同的实验条件下,相同的金属离子掺杂却得到了相反的结论。
总的来说,影响金属离子掺杂TIO:光催化活性的因素比较复杂,主要有掺杂离子的种类、能级、化合价、半径、浓度以及掺杂光催化剂的制备方法等。
在这方面,WChoi的研究工作很有代表性。
wchof采用sol一gel法将和Ti4+离子半径接近的21种金属离子掺入到TiO2中[27],系统研究掺杂对Tio:光催化活性的影响。
结果如图1一3所示,当掺杂离子的电位与Tio:的价带、导带相匹配且离子半径与Ti4十相近时,具有全充满或半充满电子构型的过渡金属离子,如Fe3+、Co十和Cr3+等,掺杂后的光催化活性要好于具有闭壳层电子构型金属离子的掺杂,如Zn2+、Ga3+、Zr+、Nb5+、Sn4+、Sb5+和Ta5+等。
另外高价离子,如w6+的掺杂,要好于低价离子。
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。
光催化行业调研报告范文
光催化行业调研报告范文光催化行业调研报告一、引言光催化是一种利用光的能量来加速化学反应的技术，它将光能转化为化学能，从而实现有害物质的降解和无害物质的产生。
光催化技术在环境治理、能源领域等方面有广阔的应用前景。
本调研报告对光催化行业进行了综合调研，并对其发展趋势和市场前景进行了分析。
二、光催化技术的发展现状1. 光催化技术的基本原理光催化技术通过固体或液体的光催化剂吸收光能，然后将其转化为化学能，从而催化有害物质的降解。
此过程主要基于半导体光催化剂表面的光电化学反应。
2. 主要应用领域目前，光催化技术主要应用于环境治理、能源领域和光合催化等方面。
在环境治理领域，光催化技术可以降解有机污染物、水处理和空气净化等；在能源领域，光催化技术可以用于太阳能电池和光电催化水解产氢等方面；在光合催化方面，光催化技术可以用于有机合成和贵金属催化等。
3. 主要产品和技术目前光催化行业的主要产品包括光催化剂、光催化反应器等。
光催化剂是光催化技术的核心，其性能直接影响着光催化反应的效果。
目前市场上的光催化剂主要有二氧化钛（TiO2）、氧化锌（ZnO）和氮化硼（BN）等。
光催化反应器是将光催化剂与待处理物质进行充分接触，从而实现光催化反应的装置。
三、光催化行业的发展趋势1. 技术创新光催化行业正朝着更高效、更稳定和更经济的方向发展。
目前，研发工作主要围绕光催化剂的改进和光催化反应器的设计展开。
新型的光催化剂和反应器的研发为光催化技术的发展提供了更广阔的空间。
2. 市场前景光催化技术在环境治理、能源领域等方面有广阔的应用前景。
随着环境污染的加剧和人们环保意识的提高，对光催化技术的需求将会越来越大。
同时，光催化技术在能源领域也有巨大的潜力，可以为可再生能源的开发和利用提供更多可能性。
四、光催化行业的市场竞争现状目前，光催化行业存在着一些竞争压力。
一方面，技术创新能力对于企业的竞争优势至关重要。
拥有独特的技术和专利的企业往往能够在市场上取得更好的表现；另一方面，市场的需求也对光催化企业提出了更高的要求。
光催化制氢 综述-概述说明以及解释
光催化制氢综述-概述说明以及解释1.引言1.1 概述光催化制氢是一种利用光能量来催化水分解产生氢气的技术，具有绿色、可再生、低成本等优点。
随着氢能在能源领域的重要性不断凸显，光催化制氢技术也日益受到关注。
本文旨在对光催化制氢的原理、技术发展现状以及应用前景进行综述，为进一步推动该技术的研究和应用提供参考。
1.2 文章结构文章结构部分应该包括对整篇文章的组织和布局进行描述，引导读者了解本文的内容安排和逻辑顺序。
具体内容如下：本文主要分为引言、正文和结论三部分。
在引言部分，将首先对光催化制氢进行概述，介绍其背景和意义；随后说明文章的结构，说明各部分的主要内容和目的；最后明确本文的目的，即归纳总结光催化制氢的发展现状和未来前景。
接着，在正文部分，将深入探讨光催化制氢的原理、技术发展现状以及应用前景。
具体包括光催化制氢的基本原理、各种光催化剂的研究进展、氢气的产生机理和效率等内容。
同时还会对光催化制氢技术在能源领域、环保领域等方面的应用前景进行展望和讨论。
最后，在结论部分，将对全文进行总结，归纳本文的主要内容和观点。
同时展望未来光催化制氢技术的发展方向和潜力，为读者提供启发和思考。
最后，以简洁而有力的结束语，概括全文内容，以达到完整性和鼓舞读者的目的。
1.3 目的：本文旨在系统梳理光催化制氢技术的原理、现状和应用前景，对该领域的研究进展进行综述和分析。
通过对光催化制氢技术进行全面的介绍，旨在帮助读者深入了解该技术的基本原理、发展趋势和未来展望，为进一步研究和应用提供重要参考。
同时，本文还将探讨光催化制氢技术在解决能源及环境问题中的潜在作用，并展望该技术的未来发展方向，为推动光催化制氢技术的进一步应用和发展提供理论支持和实践指导。
2.正文2.1 光催化制氢原理光催化制氢是一种利用光催化剂将水分子分解成氢气和氧气的技术。
其核心原理是通过光能激发光催化剂上的电子，使其跃迁至价带或导带，从而产生活性氧和氢离子，进而促使水分子分解。
多功能光催化综述
多功能光催化综述光催化技术是一种利用光能驱动反应，将光能转化为化学能的技术。
随着科技的不断发展，光催化技术在多个领域得到了广泛应用，如环境治理、能源转换、光电应用等。
本文将对多功能光催化技术进行综述，介绍其研究现状、应用领域、发展趋势等。
一、研究现状目前，多功能光催化技术已经取得了许多研究成果，主要包括以下几个方面：1. 纳米材料制备：通过纳米材料制备技术，制备出多种具有特殊光学和电子性能的纳米光催化剂，如金属氧化物、半导体合金等。
2. 光催化降解污染物：利用光催化技术降解水体中的有机污染物、重金属离子等有害物质，实现环境治理的目的。
3. 光催化产氢：通过光催化技术将太阳能转化为氢能，为燃料电池等新能源技术提供氢源。
4. 光催化产电：利用光催化技术将太阳能转化为电能，实现光电转换的目的。
二、应用领域多功能光催化技术在多个领域得到了广泛应用，主要包括以下几个方面：1. 水处理：利用光催化技术降解水体中的有机污染物和重金属离子，实现水体的净化。
2. 空气净化：利用光催化技术去除空气中的有害气体和微生物，提高空气质量。
3. 能源转换：将光能转化为化学能，实现太阳能的利用和氢能的制备。
4. 光解水制氢：利用光催化技术将水电解为氢气和氧气，为燃料电池等新能源技术提供氢源。
三、发展趋势未来，多功能光催化技术将朝着以下几个方向发展：1. 纳米材料优化：研究新型纳米光催化剂，提高其光吸收性能、电子传输性能和催化活性。
2. 高效反应器：开发新型高效反应器，提高光催化反应的效率和稳定性。
3. 多功能集成：将光催化技术与其它技术（如电化学、热化学等）进行集成，实现多功能应用。
综上所述，多功能光催化技术在多个领域具有广泛的应用前景。
未来，随着研究的不断深入和技术的发展，该技术将为解决环境问题、提高能源利用效率等提供新的解决方案。
光催化综述
1.5可见光响应光催化剂的研究进展1.5.1TiO2光催化剂可见光化的研究针对TiO2光催化剂的量子效率很低,且只能利用太阳光中的紫外辐射(约占太阳光能量的4%)而无法利用可见光(约占太阳光能量的43%)的缺点,研究者们通过掺杂、光敏化、复合半导体等方法使Ti02的吸收波长红移到可见光区,以便充分利用太阳光,并对提高光催化过程的量子效率进行了系统深入的研究,尤其是近年来在Ti02掺杂改性方面取得了重要进展。
1.5.1.1金属离子掺杂金属离子掺杂就是将一定量的金属离子引入到半导体晶格中,影响光生载流子的产生、迁移/复合及其转化过程,从而影响半导体的光催化活性。
由于金属离子的能级位于半导体的禁带中,从而将半导体吸收光波长的范围扩展到可见光区。
用于掺杂的离子主要包括过渡金属离子和稀土金属离子。
国内外许多研究者作了大量金属离子掺杂TIO:的研究,结果显示金属离子的掺杂不同程度地影响了Tio:的光催化活性[22一26]。
有些金属离子的掺入提高了TIO:的光催化活性,有些金属离子的掺入影响很小,有些反而降低了TIO:的光催化活性。
还有在不同的实验条件下,相同的金属离子掺杂却得到了相反的结论。
总的来说,影响金属离子掺杂TIO:光催化活性的因素比较复杂,主要有掺杂离子的种类、能级、化合价、半径、浓度以及掺杂光催化剂的制备方法等。
在这方面,WChoi的研究工作很有代表性。
wchof采用sol一gel法将和Ti4+离子半径接近的21种金属离子掺入到TiO2中[27],系统研究掺杂对Tio:光催化活性的影响。
结果如图1一3所示,当掺杂离子的电位与Tio:的价带、导带相匹配且离子半径与Ti4十相近时,具有全充满或半充满电子构型的过渡金属离子,如Fe3+、Co十和Cr3+等,掺杂后的光催化活性要好于具有闭壳层电子构型金属离子的掺杂,如Zn2+、Ga3+、Zr+、Nb5+、Sn4+、Sb5+和Ta5+等。
另外高价离子,如w6+的掺杂,要好于低价离子。
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光催化研究发展综述性报告本人申请攻读动力工程与工程热物理专业博士学位，由于对后续能源与新能源技术专业太阳能分解水制氢方向有浓厚的兴趣，通过对相关文献的阅读和参加相关报告，对太阳能光催化分解水制氢有了详细的了解，对其发展简述如下：1.前言当今人类社会面临能源和环境两大问题[1-2]。
能源的短缺和环境的污染严重制约着人类社会的发展。
一方面，社会的高速发展使得人类对于能源的需求越来越大，而我们目前所用的能源还是以传统的化石燃料为主，但是因为化石燃料的不可再生性，或者说是形成的时间周期太长，使得其必有枯竭的一天。
据估计，按照目前的开采水平和消耗量，石油还能够维持四十年左右，煤炭最多也就是两百年，而天然气还可以维持大概六十多年。
另一方面，化石燃料的燃烧，引起严重的环境污染和对环境的危害，如温室效应、酸雨、光化学烟雾等等，对人类的生存产生了严重的威胁。
研究自然的、社会的、生态的、经济的以及利用自然资源过程中的基本关系，以确保全球的可持续发展已经成为各国都十分关注的一个话题。
就像美国，在2009年提出的7870亿美元的巨额经济刺激计划中，把发展新能源定位于抢占未来发展制高点的重要战略产业，并提出在未来的三年的时间里，国内可再生能源产量要增加一倍。
而我国人口众多，常规能源储备远低于世界平均水平，而且近几十年来，环境污染也是日益严峻。
这使得寻找一种清洁可持续的替代能源变得更加迫切。
而我国幅员辽阔，拥有极为丰富的太阳能资源，开发潜力巨大，从长远发展来看完全可以满足国家可持续发展的需求。
但太阳能能量密度低、分散性强、不稳定、不连续的缺点使得我们至今仍缺乏对其高效低成本大规模利用的有效手段。
但是考虑到占地表约3/4的水域和植物的光合作用，我们是不是可以利用太阳能分解水，制取氢气,而氢气又是是一种无色无臭无味无毒的清洁燃料，具有储能密度高、无污染、易于与电能相互转换等优点，被视为一种最为理想的替代能源。
1972年，日本学者Fujishima和Honda[3]对光照TiO2电极导致水分解产生氢气的发现，使得太阳能转化为氢能成为了现实，也为利用太阳能过程中各种困难的解决提供了一个理想的途径。
从此以后，利用太阳能热化学制氢、太阳能电解水制氢、太阳能光生物化学制氢等技术得到了迅猛的发展，发展高效低成本的太阳能规模化制氢技术具有重大的社会和经济效益。
2.利用太阳能光解水制氢概述利用太阳能直接分解水制氢是最具吸引力的可再生能源制氢途径，而太阳能制氢技术主要包括太阳能热化学制氢、太阳能光生物化学制氢、太阳能光伏制氢、太阳能光电化学法制氢以及太阳能光催化分解水制氢技术。
（1）太阳能热化学制氢[4-7]即利用太阳能转化的热能进行热化学反应循环制氢，是太阳能制氢最简单的方法，利用太阳能聚光器收集太阳能直接加热水，使其达到3000以上的温度从而分解为氢气和氧气的过程。
该研究始于上世纪六十年代末，并且由Funk和Reinstrom[4]于1964年最早提出利用热化学方法分解水。
经过四十多年的发展，其中的如碘硫循环[5],UT-3循环[6]和Westinghouse循环[7]已经经过了广泛的研究和实验室的规模验证，但他们仍然面临着诸多工艺、材料的难题。
（2）太阳能光生物化学制氢[8-11]生物制氢技术就是利用某些微生物代谢过程中来生产氢气的一项生物工程技术，所用的原料可以是有机废水等生物质，原料来源丰富，而且价格低廉，具有清洁、节能和不消耗矿物资源等突出优点。
生物制氢可以分为蓝细菌和绿藻制氢、光合细菌制氢和厌氧发酵制氢。
[8]人们已经在利用光合细菌进行产氢方面取得了很大的进展，使得生物制氢底物的转化率和产氢速率都有了很大的提高。
[9,10]但是目前的研究仍然处于实验室阶段，生物制氢还有很长的一段路要走。
（3）太阳能光伏制氢[12]就是通过半导体材料，把太阳能先转化成电能，再用这些转化了的电能电解水来制取氢气。
由于光伏制氢过程中需要利用到单晶半导体，一方面使得产氢成本比较高，不利于太阳能规模制氢的推广，另一方面在制氢过程中还易产生环境污染。
（4）太阳能光电化学法制氢[13-15]光电化学分解水制氢是通过光电化学池，半导体光电极材料吸收太阳能并将其转化为电能，再将电能引出或直接用来分解水，也就是在电解质存在下，光阳极吸光后在半导体带上产生的电子通过外电路流向阴极，水中的氢离子从阴极上接受电子产生氢气。
其中半导体光阳极是影响制氢效率最关键的因素。
(5) 太阳能光催化分解水制氢[16]半导体光催化分解水制氢在原理上类似于光电化学分解水，微小的半导体颗粒可以看成一个个微电极悬浮在水中。
阴极和阳极没有像光化学电池那样被隔开，当太阳光照射到悬浮的催化剂微粒上时，引发光化学反应，将水分解为氢气和氧气。
和光电化学池比较，半导体光催化分解水产氢的反应大大的简化了，是一种很有前景的制氢方法。
3.光催化制氢概述3.1光催化制氢的意义与其他方法相比较，光催化分解水制氢能量转化效率高、成本较低、高效而稳定，是一种极有希望的利用太阳能分解水的方法。
太阳光的能量大多集中在可见光区域，因此研发并设计一种高活性稳定的可见光相应的光催化剂，是实现太阳能规模利用、能否产业化的关键。
研究光催化分解水技术具有更重大的现实意义，也许在不久的将来，在众多科学家的不断努力下，太阳能大规模制氢以及氢气的大规模应用便成为了一种现实。
3.2光催化制氢的反应原理和反应过程光催化分解水制氢的基本原理是半导体的固体能带理论。
如图1-1所示，半导体中存在着价带（VB ）、导带（CB ），价带和导带之间便是禁带，价带和导带的能级差即是半导体的禁带宽度（Eg ）。
当光照能量等于或大于禁带宽度的时，半导体价带上的电子就可以被激发跃迁到导带，同时在价带产生相应的空穴，这样就在半导体内部生成自由电子（e -）和空穴（h +）对。
这种电子-空穴对具有很强的还原和氧化活性，形成的电子-空穴对在能量合适的情况下，电子通过外电路流到电化学池的对电极，在对电极表面将水还原生成H 2，而空穴则直接迁移到半导体表面将水氧化生成O 2，即可实现分解水制氢。
由其驱动的还原氧化反应称为光催化反应。
如图1-2所示，半导体光催化分解水制氢反应的基本过程可以分为三个步骤[18]：(1) 催化剂受到能量等于或大于带隙宽度的光子激发在其体相内形成自由电子-空穴对; (2)光生电荷的分离和光生载流子的迁移;(3)表面的化学反应，迁移到催化剂表面的空穴和电子将催化剂吸附的离子还原或氧化为氢气和氧气。
在标准状态下若要把1mol H 2O 分解为氢气和氧气，需要237kJ 的能量。
该过程是非自发的，根据能斯特方程，对应的E =1.23eV 。
从热力学的角度考虑，一方面，光子的能量必须大于等于从水分子中转移一个电子所需的能量，即1.23eV ；另一方面，由于电化学的要求，催化剂必须同时满足水的氧化还原半反应电势，半导体价带的位置要比E O2/H2O 更正，导带的位置要比E H2/H2O 更负，但是由于半导体能带弯曲及表面过电位的因素的存在，实际光催化剂最合适的禁带宽度约为1.8eV 。
[19] 图1-3列出了部分半导体材料能带位置与分解水电势之间的关系。
图1-3各种半导体化合物的能带结构与水分解电位的对应关系[20]图1-2半导体光催化分解水制氢反应的基本过程[18]3.3光催化分解水的影响因素（1）半导体颗粒的大小在材料学里，我们知道当金属或者是半导体微粒的尺寸减少到纳米级时，可以显现出明显的量子尺寸效应。
这时，它们的电学、光学等性质都会发生突变。
半导体颗粒尺寸减少，它的有效禁带宽度增大，吸收光谱蓝。
A.L.Linsebigler 等[21]的研究表明，体相的CdS的Eg =2.4eV,但是当它的粒子尺寸减少到2.6 nm 时，Eg =3.6eV。
对于纳米半导体粒子，由于它的粒径通常小于空间电荷层的厚度，粒径减小，电子从粒子内部向表面的扩散时间就缩短，光生电荷与空穴再复合的几率减小，光催化效率提高；而且，大的比表面意味着更多的反应位点，有利于光催化效率的提高。
（2）PH值在讨论PH值对光催化过程的影响时，要分为氧化物光催化剂和非氧化物光催化剂来讨论。
研究表明[22-23] PH值对于氧化物的光催化反应影响很小，譬如说，TiO2在PH值从0变化到14时，光催化的活性没有什么多大的改变。
但对于氮化物和氮氧化物而言，PH的影响因素却是很大。
Maeda等[24]研究表明，对于GaN:ZnO来说，不同的PH值条件下，光催化性能有着显著的不同，当PH值为4.5时，光催化剂的稳定性和活性都是最好的，当PH值减少或者增加时，光催化的性能都是显著的下降。
（3）助催化剂助催化剂通常被认为是能够提高和改善催化剂的光催化活性和性能。
助催化剂一是能够在催化剂的表面提供产氢和产氧活性位点，二是能够促进光生电荷和光生空穴的分离。
但是也要注意的是，助催化剂在产氢和产氧的时候，还能够促进二者在催化剂表面的复合。
在使用时需要综合考虑。
Kawai等人[25]利用TiO2表面同时负载Pt和RuO2实现了分解水的目标，还有像金属Au在催化过程中是不具备活性的，但是负载到某些催化剂表面，如把纳米Au负载到K2La2Ti3O10上，可以从水中还原出氢气[26]。
Sakata等[27]比较了负载RuO2的TiO2与不负载RuO2分解水和乙醇的混合溶液（体积比为1:1）时产氢速率，前者的产氢速率是后者的近35倍。
4.光催化剂的研究进展自日本科学家Fujishima和Honda于1972年发现TiO2-Pt电极光电化学分解水产生H2和Ｏ2以来，光催化就成为了世界的研究热点之一。
多年来世界各国的科学家都致力于提高太阳能光催化制氢量子效率和能量转换效率，在太阳能光解水的研究中，半导体光催化剂的研究开发是最主要的工作。
目前可实用的光催化材料只能利用紫外光，而紫外线只占太阳光能量的4%左右，可见光则占太阳光能量的43%，因此开发具有响应可见光响应的高量子产率的光催化剂是该领域研究者一直努力的方向。
几十年的时间里，人们陆陆续续发现了诸多的催化剂，如氧化物TiO2，ZnO等，硫化物如CdS，ZnIn2S4，Cd x Zn1-x S等，氮（氧）化物如如Ta3N5、TaON等。
本文中，在前面的原理部分，已经提到了光催化反应的过程与机理。
针对反应的原理和过程，要想要提高光催化性能，改性光催化材料，第一便是调整带隙宽度，扩展光催化剂的可见光吸收和响应区域；第二是调整价带和导带的位置，使得电位更加的匹配；第三是促进电子空穴的分离、抑制电子与空穴的复合、最后就是改进光催化体系。
为此，研究者们发展出离子掺杂，固溶体的设计制备，贵金属沉积，半导体复合，半导体光敏化等多种改性方式。