半导体与金属催化剂结合(负载)
TiO2负载Co基纳米材料催化硼氢化钠水
第51卷第12期 辽 宁 化 工 Vol.51，No.12 2022年12月 Liaoning Chemical Industry December，2022基金项目： 国家自然基金面上项目（项目编号：22075186）；辽宁“百千万人才工程”培养经费资助（项目编号：2021921091）；2021年度沈 阳市科学技术计划（项目编号：21-108-9-05）；辽宁省“兴辽英才计划”项目-计划（项目编号：XLYC1907013）；沈阳师范大学重大 孵化项目（项目编号：ZD202003）。
收稿日期： 2022-03-25TiO 2负载Co 基纳米材料催化硼氢化钠水解制氢性能的研究王雪，张迪，任简，徐凤艳，王艳*（沈阳师范大学，辽宁 沈阳 110034）摘 要：通过化学沉积法在TiO 2载体上制备三元非贵金属Co-Ni-B 催化剂，其中载体TiO 2采用水热法合成。
实验通过调节化学沉积法制备催化剂的反应时间对样品进行最优选择，进而探究出本实验体系的最佳制备催化剂的反应时间。
结果表明：反应时间为7 min 所制备的Co-Ni-B/TiO 2催化剂在硼氢化钠水解制氢中表现较高活性，其放氢的速率可以达到6 298.1 mL· min -1· g -1。
关 键 词：钴基催化剂；二氧化钛；化学沉积法；硼氢化钠；制氢中图分类号：TQ032.41 文献标识码： A 文章编号： 1004-0935（2022）12-1661-04随着工业化污染物越来越多，人类所面临的环境污染也愈发严重。
经研究发现，近些年来有的半导体材料光照下可实现降解污染物。
半导体材料的重要特性之一就是能够进行光催化，它可以在光的作用下将光能转化为化学能，这样一来就能达到促进目标化合物的合成或降解。
TiO 2就是其中重要代表之一，它作为一种宽禁带半导体材料，具备无毒、无嗅、物理性质稳定等特点，目前已被广泛地应用于防晒、油漆等领域[1-4]。
g-C3N4基纳米复合材料在光催化领域的研究进展
g-C3N4基纳米复合材料在光催化领域的研究进展作者：王丽敏吕芳莹宋常超来源：《赤峰学院学报·自然科学版》2020年第10期摘要：g-C3N4是一种新型环保且又廉价易得的非金属半导体材料，被广泛应用于降解环境介质污染物和生产可再生清洁能源等领域。
本文介绍了g-C3N4基纳米复合材料的制备及其在光催化领域的应用，包括光催化降解污染物、光催化制氢、光催化还原CO2等。
大量的研究表明，为进一步扩大g-C3N4复合光催化材料应用，研究者们采用调控形貌、元素掺杂、与其他半导体复合、贵金属沉积、多孔化等多种方法对g-C3N4进行了改性，使得光催化性能有所升高。
关键词：g-C3N4;光催化;降解;产氢;CO2还原中图分类号：O643.36 文献标识码：A 文章编号：1673-260X（2020）10-0008-061 引言随着社会的不断进步和经济的快速发展，解决化石燃料导致的环境污染和能源短缺问题迫在眉睫[1]。
为了实现社会可持续发展，研究者们不断探索绿色、环保、高效的新兴技术。
光催化技术是光能驱动的反应过程，利用催化剂使丰富的太阳能转化为化学能，具有绿色友好、成本低等特点，被认为是最有前途的技术之一。
高效、低成本和易于制备的光催化剂是光催化研究的重中之重，在过去的数十年内，光催化剂多基于金属氧化物、金属硫化物及氧化物的聚合半導体等。
这些半导体在表现出良好性能的同时也对环境造成了污染，且价格较贵[2-4]。
石墨相氮化碳（g-C3N4）是一种二维层状结构的无金属聚合物型半导体，由丰度高的元素组成，层与层之间以范德华力相结合。
因其具有良好的可见光响应性质、高的热和化学稳定性、结构形态易调控、无毒、容易制备、廉价易得等众多优势，自2009年首次[5]发现它应用在可见光照下分解水产氢气和氧气以来，引起研究者的广泛关注。
但是，g-C3N4与其他传统光催化剂（金属氧化物、金属硫化物）一样，具有光生电子-空穴复合率高、可见光吸收范围窄等缺点。
金属氧化物和半导体光催化剂的研究
金属氧化物和半导体光催化剂的研究近年来，随着环境污染的日益加剧，光催化技术逐渐成为解决环境问题的重要途径。
而金属氧化物和半导体光催化剂也成为研究的热点。
本文将从金属氧化物和半导体光催化剂的研究现状、优缺点、发展趋势和前景等方面进行论述。
一、金属氧化物光催化剂的研究现状金属氧化物具有广泛的应用前景，如石墨烯氧化物、镁铝氧化物、二氧化锰等，应用于提高光催化剂的活性和稳定性。
目前，钛酸盐和氧化锌等金属氧化物催化剂在学术和商业领域均有大量的研究。
在光催化剂的制备方面，常用的方法为溶胶-凝胶法、水热法、共沉淀法等。
二、金属氧化物光催化剂的优缺点光催化剂作为一种绿色的环保技术，具有处理废水、净化空气、降解有机物质等多种应用。
作为一种光催化剂，金属氧化物具有如下优点：光催化剂能够高效地吸收可见光和紫外线，使得反应系统活性高；价格低廉、制备简单、安全；可重复使用，节省成本。
然而，金属氧化物也存在一些缺点：阳极的电子缺陷能影响反应活性；微观结构长期使用后可能损失；对某些污染物的作用较弱；很难实现直接利用可见光。
三、半导体光催化剂的研究现状半导体光催化剂是指具有巨大光吸收率的半导体材料，如二氧化钛、氮化硅、氮化碳、氟化碳等，具有快速电子转移和充分利用太阳能的能力。
其中，由于钛酸盐的价格低廉并且快速吸收紫外光，在光催化剂研究领域得到了广泛关注。
目前，应用较为广泛的半导体光催化剂是钛酸盐，主要研究方向是提高其光催化活性和稳定性。
四、半导体光催化剂的优缺点与金属氧化物相比，半导体光催化剂有如下优点：光电化学效率较高，能充分利用太阳光的能量；反应速度较快且不受催化剂种类的限制；光催化剂可以根据需要进行表面修饰，提高活性和稳定性；对于某些污染物具有良好的处理效果。
但是，半导体光催化剂也存在缺点：经过长期使用后，表面易被污物覆盖而影响活性；应用时需要水、电和催化剂三者结合，设备和条件有一定要求。
五、金属氧化物和半导体光催化剂的发展趋势随着生态环境的日益恶化，光催化技术的应用前景不断扩大。
石墨烯的制备及其负载金属催化剂的研究进展
（ ｈ ｎｚｏ ｎ ｅ ｉ ｅｉ Ｃ ａ ｇｈｎＵ ｉ ｒ ｔ Ｄ ｓ ｎ＆ Ｒ ｓａ ｈＩｓｔｔ ｏ ｈｍｉ ｌ ｎ ｉｅｒ ｇ Ｊ ｎｓ ｈｎ ｚｏ １０６ ｖ ｓｙ ｇ ｅｅｒ ｎｔｕｅ ｆ ｅ ｃ ｇｎｅ ｎ ， ｉ ｇｕＣ ａｇｈ ｕ２ ３ １ ） ｃ ｉ Ｃ ａＥ ｉ ａ
Ａｂ ｔ ａ ｔ Ｇｒ ｐ ｅ ｅ ｉ ｗ ａｂ ｎ ｎａ ｏ ｍａ ｅ ｉ１ Ｄｕ ｏ ｉ ｕ ｓａ ｉ ｈ ｓｃ ｌａ ｄ ｅ ｅ ｔｉａ ｒ ｐ ｒｉｓ， ｓｒ ｃ ａ ｈ ｎ ｓ ａ ｎｅ ｃ ｒ ｏ ｎ ｔｒａ ． ｅ ｔ ｔ ｏ ｔｔｎｄｎｇ ｐ ｙ ｉ ａ ｎ ｌｃｒｃ ｌｐ ｏ ｅ ｔｅ ｓ
石 墨 烯 的 制 备 及 其 负 载 金 属 催 化 剂 的研 究 进 展
丁卫林 孙成和 周 文高
（ 常州 大学 化工设 计研究 院 ， 江苏 常 州 ２３ １ ） １０ ６
摘 要 石墨烯是一种新 型的碳 纳米材料 ， 具有优异 的物理和 电学性能 ，已成为 物理和半导体 电子研究 领域 的国际
前沿和热点之一。概括 了几种制备石墨烯 的方法 ， 评述 了其作为载体 负载金 属催化剂如 Ｐ 、 ｔ Ｉ 的研究进 展。指 ｄＰ 和 ｒ 出了石 墨烯作为金属催化剂载体的发展趋势 。
关键词
石墨烯
碳纳米材料
催化剂
载体
Ｐｒ ｐａ ａ ｉｎ ｏ ａ ｈ ｎ ｎ ｔ ｐ ｉａ ｉｎ ｅ ｒ ｔｏ ｆＧｒ ｐ ｅ ｅ ａ ｄ ＩｓＡｐ ｌ ｔｏ ｓ ｃ ａ ｕ ｐ ｒｓｏ ｅａ ｔ ｌｓ ｓＳ ｐ ｏ ｔ ｆＭ ｔ ｌＣａ 年 ６月
化 工时 刊
金属与半导体表面上物理吸附及化学吸附行为的研究
金属与半导体表面上物理吸附及化学吸附行为的研究近年来，金属和半导体表面的物理吸附和化学吸附引起了许多研究者的兴趣。
这些研究对研究材料的表面性质、化学反应和催化过程等有很大的意义。
本文将介绍金属和半导体表面上物理吸附及化学吸附行为的研究进展和相关应用。
一、金属表面的物理吸附和化学吸附金属的表面性质对其化学反应和催化过程有很大的影响。
在金属表面上，分子吸附主要分为物理吸附和化学吸附两种情况。
物理吸附是指分子与金属表面之间的非化学吸引力作用。
而化学吸附是指分子与金属表面的化学结合作用。
1. 物理吸附物理吸附是一种相对较弱的吸附方式，通常在低温下发生。
在物理吸附过程中，分子直接吸附在金属表面上，而不需要与表面原子或离子发生化学反应。
这种吸附方式通常由范德华力、量子力学效应等所驱动。
物理吸附是一种可逆的过程，吸附的分子可以在蒸汽压下脱附。
另外，不同分子的物理吸附能力也不一样，一些分子容易被吸附并很难脱附，而另一些分子则很容易被脱附。
2. 化学吸附化学吸附是指分子与金属表面原子或离子之间形成化学键的吸附，是吸附能力比较强的一种吸附方式。
在这种吸附方式下，分子与金属表面之间发生相互作用，从而形成新的化学键。
化学吸附是一种不可逆的过程，需要通过一定的反应条件才能使其脱附。
其吸附能力也与金属表面的性质以及吸附分子的特性有关。
二、半导体表面的物理吸附和化学吸附半导体表面的物理吸附和化学吸附在某些应用领域也十分重要，尤其是在半导体加工和光电器件制备等方面。
1. 物理吸附与金属表面上的情况类似，半导体表面上的物理吸附主要由范德华力、静电作用等驱动。
在物理吸附过程中，分子吸附在半导体表面上，但没有与表面原子或离子结合。
与金属表面上的物理吸附相比，半导体表面上的物理吸附更容易发生反应和变化。
在实际应用中，这由于半导体表面的粗糙和表面缺陷等因素导致。
2. 化学吸附半导体表面的化学吸附是一种比较常见的表面反应。
在化学吸附过程中，分子与半导体表面上的原子或离子结合，从而形成新的化学键。
催化剂中贵金属与载体的强相互作用
负载型催化剂中贵金属与载体的强相互作用学生：彭家喜导师：王树东研究员4/10/2007Seminar Ⅱ目录前言强相互作用的表现发生强相互作用的催化剂举例 强相互作用的表征形成强相互作用可能的机理实验中涉及的现象结论前言对金属－载体相互作用的认识最初来源于对金属－载体界面接触角的研究M. Humenik et al., J. Am. Ceram. Soc., 37 (1954) 18 界面上的行为被看成金属－半导体的接触而按传统的空间－电荷理论处理G. M. Schwab, Surf. Sci., 13 (1969) 198前言“氢溢流”用来解释当掺入η-Al2O3时Pt/SiO2催化剂催化乙烯加氢活性增大J. H. Sinfelt et al., J. Am. Chem. Soc., 85 (1963) 3365 1977-1978年S. J. Tauster等人首先提出金属－载体强相互作用的概念S. J. Tauster et al., J. Am. Chem. Soc. 100 (1978) 170前言所谓金属－载体的强相互作用就是负载于特定载体上的金属催化剂经高温氢还原后，在排除了烧结，包藏和还原不完全等因素后，金属对氢和一氧化碳化学吸附能力大大下降的状态，常简称之为SMSI（Strong-Metal-Support-Interaction）－化学吸附性能4345464346BET 45BET 00.0300.050.88001.191.600.110.020.050.020.010.110.060.640.23Ru CO 吸附/M H 吸附/M CO 吸附/M H 吸附/M 500℃还原200℃还原金属2％（质量）and CO adsorption at 25℃on TiO 2-supported metalsS. J. Tauster et al., J. Am. Chem. Soc., 100 (1) (1978), 170－金属组分形貌学XRD 研究表明：TiO 2在150℃H 2还原后为无定形，经550℃H 2还原后为具有氧缺陷的锐钛矿晶体；当铂存在时550℃H 2还原使TiO 2变成Ti 4O 7TEM 考察结果表明：正常状态的Pt/TiO 2上铂颗粒呈半球状，经600℃H 2还原后，铂呈地堡式的扁平的立方体状，高度不超过几个原子层厚，类似于二维筏状结构；用氧或水蒸气处理后，铂又恢复成半球状三维颗粒Baker et al., J. Catal., 56 (1979) 390－催化性能SMSI体系催化剂对烷烃加氢、脱氢和氢解反应的活性受到抑制P. Meriaudeau et al., 7th I.C.C., 1980 (E2) 1464 SMSI体系催化剂对CO＋H2反应的活性、选择性和抗失活性能均有很大改善M. A. Vannice et al., J. Catal. 56, (1979) 236SMSI 的广泛性+-1.1 (NbO 2)+-3.9 (Ti 3O 5)+(微弱）---14.0 (Hf )HfO --18.0 (Y)Y 2O 3--18.1 (Sc)Sc 2O 3SMSI 活性X 1000*金属氧化物1000=log (P H2O /P H2), P H2O 和P H2为1000K 时在氧化物与括号中的物相之间达到平衡时的水和氢的分压具有SMSI 性质的催化剂举例54.189.560.54500.075% Pd/TiO 2(A)52.772.472.655.386.469.521.734.762.62000.075% Pd/TiO 2(R)15.330.250.52000.075%Pd/Al 2O 3Yield %Selectivity %Conversion %Temperature of reduction by H 2（℃）catalystActivity and selectivity of catalysts at 100℃，14 atm, 8.33 ml/g.cat.h and H 2/alkadienes (molar ratio)=1.28Yuanzhi Li et al., Chem. Phy. Lett.,372 (2003) 160具有SMSI 性质的催化剂举例591.640.0131.5773271.510.2694.750.019153.040.8117.05730.82%Pt/TiO 2SelectivityActivity (μmol/s /g.catH/MH2 uptake （μmol /g ）T red （K ）catalystCrotonaldehyde hydrogenation over Pt/TiO 2and Ni/TiO 2,P croald .=35 Torr, Balance H 2, T RXN =333KAjit Dandekar et al., J. Catal., 183 (1999) 344具有SMSI性质的催化剂表征Yuanzhi Li et al., Chem. Phy. Lett.,372 (2003) 160形成SMSI 可能的机理机理---还原载体向金属颗粒顶端的迁移---包覆HREM image of a Rh/TiO2 catalystreduced at 473K HREM image of a Rh/TiO2 catalyst reduced at 773KS. Bernal et al., J. Chem. Soc., Faraday Trans, 92(1996), 2799形成SMSI 可能的机理HREM image of a Rh/TiO2 catalystreduced at 773K and further re-oxidised at 673KS. Bernal et al., Catal. Today, 77 (2003) 385HREM image of a Rh/TiO2 catalystreduced at 873K形成SMSI可能的机理催化剂上的1H-NMR结果，金根据Rh/TiO2属钝化的起始温度比催化剂产生化学修饰的温度要低，作者的研究结果认为该种催化剂上电子效应和几何修饰协同作用产生SMSI．J. Sanz, et al. J. Am. Chem. Soc. 114 (1992) 6749实验中涉及的现象0.6Pt/TiO2 300C reduction0.0050.010.0150.020.0250.0350607060.56％1.87nm30405060704.68nm0.6Pt/TiO2 900C reduction-0.00500.0050.010.0150.020.0250.030.0350102030405060702.21％51.20nm催化剂对H 2的吸附结论可还原氧化物载体（TiO2、CeO2、Nb2O5、V 2O3）担载的贵金属催化剂在一定还原条件下可以形成SMSI状态;并且这种状态是可逆的．不同载体催化剂形成SMSI状态的机理不同：La 2O3---溶入载体的金属逐渐析出并聚集；SiO 2---Pt与Si形成合金或硅化铂TiO2、CeO2---被还原的载体逐渐包覆金属颗粒。
金属-载体相互作用对多相催化反应的影响
金属-载体相互作用对多相催化反应的影响王珍【摘要】多相催化反应体系中,金属催化剂与载体之间通过电荷转移、物质输运等机理产生相互作用.这种金属-载体相互作用对催化反应性能的影响具有多样性,既可以抑制或促进某个反应的发生,造成选择性的不同;也可以在反应中诱导活性中心的生成,提高反应活性,因此在实际研究中需要对特定催化体系进行充分了解,并加以有效利用.【期刊名称】《广州化工》【年(卷),期】2013(041)024【总页数】4页(P20-23)【关键词】金属-载体相互作用;SMSI;电荷转移;物质输运【作者】王珍【作者单位】神华准能资源综合开发有限公司,内蒙古鄂尔多斯010300【正文语种】中文【中图分类】O643.32+21 金属－载体相互作用 (SMSI)概念在催化科学发展的初期，催化剂载体一直被认为是惰性的，只起到支撑、分散活性组分的简单作用，不会影响到催化剂的性能。
但随着研究的深入，人们逐渐认识到，催化剂性能通常会不可避免地受到所用载体的影响［1－2］。
Tauster等［3－5］于1978年首先提出金属－载体强相互作用 (Strong Metal－Support Interaction，SMSI)的概念，他们研究了TiO2载体上负载的第八族贵金属催化剂(Pt、Pd、Ir、Ru、Rh等)对CO和H2的吸附能力，实验发现低温(473 K)氢气还原对气体吸附没有影响，而高温(＞700 K)还原之后，CO和H在金属表面的吸附几乎为零，表明高温还原降低了金属对气体的吸附能力。
利用X射线衍射、电镜等测试分析，首先排除了金属烧结、载体包覆、还原不完全等因素的影响，Tauster等由此提出金属与载体之间可能存在着某种相互作用，从而在一定程度上减弱了气体的吸附。
随后，他们将此项研究拓展到十余种氧化物载体上，发现这种抑制效应在不同载体负载的金属催化剂上表现不同，在一些可被还原的氧化物载体上作用比较明显，如 TiO2、V2O5、Nb2O5和Ta2O5，而且这种吸附性能随处理温度的变化是可逆的。
负载铜钨酸铋的制备及其光催化性能
负载铜钨酸铋的制备及其光催化性能许明明;安佳乐;张新欣;王宇;董晓丽;马春【摘要】利用两步水热法制备了可见光响应的Cu/Bi2 WO6光催化剂,通过X射线衍射、红外光谱、扫描电子显微镜、紫外-可见漫反射光谱和光致发光光谱等对样品进行表征.在可见光照射下光催化分解罗丹明B(RhB),对Cu/Bi2 WO6复合材料的光催化性能进行了评价.实验结果表明,Cu2+被乙二醇还原为Cu单质并负载在花球状钨酸铋表面.与纯Bi2 WO6相比,Cu/Bi2 WO6的可见光吸收更强,光生载流子利用率更高.Cu的负载量为1.0％时,Cu/Bi2 WO6复合材料的光催化活性最高,在可见光照射100 min后对RhB的降解率达到90％.【期刊名称】《大连工业大学学报》【年(卷),期】2019(038)005【总页数】5页(P360-364)【关键词】光催化剂;钨酸铋;水热法【作者】许明明;安佳乐;张新欣;王宇;董晓丽;马春【作者单位】大连工业大学轻工与化学工程学院 ,辽宁大连 116034;大连工业大学轻工与化学工程学院 ,辽宁大连 116034;大连工业大学轻工与化学工程学院 ,辽宁大连 116034;大连工业大学轻工与化学工程学院 ,辽宁大连 116034;大连工业大学轻工与化学工程学院 ,辽宁大连 116034;大连工业大学轻工与化学工程学院 ,辽宁大连 116034【正文语种】中文【中图分类】X7030 引言二氧化钛作为传统半导体光催化剂具有无毒、催化活性高、稳定性好等优点，但TiO2的带隙宽为3.2 eV仅能吸收紫外光，所以迫切需要开发高效的、具有可见光响应的光催化剂。
1999年Kudo和Hijii首次报道了乌酸铋(Bi2WO6)具有光催化分解水的活性，在不同半导体复合体系中Bi2WO6禁带宽度约为2.7 eV，能有效地对可见光做出响应[1]。
然而，Bi2WO6的光催化性能明显受限于光吸收效率低、电荷转移速率慢和光生载流子复合率高等因素。
非金属在多相催化芬顿体系中的应用
收稿日期：2020-04-29作者简介：刘 强（1966-），男，教授，硕士生导师，主要从事水资源污染控制研究。
非金属在多相催化芬顿体系中的应用刘 强1,李亦伦1,姜成春2,李锦卫2（1.沈阳建筑大学 市政与环境工程学院，辽宁 沈阳 110168；2.深圳职业技术学院城市水良性循环工程研发中心，广东 深圳 518055）摘要：近年来，S、Cl、Si、C 等非金属在多相芬顿催化领域的应用越来越广泛。
本文在前人研究的基础上，综述了近几年来，非金属元素和金属相结合在多相芬顿催化领域取得的成就。
按照非金属与金属结合所形成催化剂的作用形式，将其分为两类：包括非金属掺杂在金属中直接催化反应、作为载体负载金属来催化反应。
总结这些催化剂的反应原理，论述目前非金属在多相芬顿催化领域存在的问题，同时展望未来多相芬顿技术发展的趋势。
关键词：芬顿；多相芬顿；非金属中图分类号：O643.32；X131.2；X52 文献标志码：B 文章编号：1673-0402（2021）01-0083-03随着经济快速发展，有毒有害废水处理已成为当今最重要的环境问题之一。
大量的污染物被排放到河流中，这些污染物中绝大多数对于阳光照射与微生物降解的抵抗能力很高。
长时间残留在水体里，直接或间接对人类和水体中动植物造成危害[1-4]。
经过长期研究，高级氧化工艺（AOP）中的多相芬顿技术已被证明是一种高效的方法[5-6]。
但由于芬顿反应本身反应机制的制约，电子转移速率始终控制催化剂的活性。
迄今为止，将富电子金属掺杂到催化剂中或者作为载体，已被证明是一种简单、高效地增加活性方法之一。
科研人员已将Co、Mn、Ce 等金属掺入到铁基与铜基催化剂中，发现加入的元素促进了活性金属离子的氧化还原，导致催化剂的活性高于之前的活性[7-9]。
但引入其他金属后，金属离子释放到水体的几率大幅增加，而催化剂在碱性条件下催化活性不高的问题依然没能得到改善。
为了克服上述缺点，研究人员逐渐将目光转移到更为廉价安全的非金属元素。
mof 半导体 电催化-概述说明以及解释
mof 半导体电催化-概述说明以及解释1.引言1.1 概述概述半导体材料的电催化是一种重要的研究领域，在能源转换和储存、环境保护、催化合成等诸多领域具有广泛应用。
电催化作为一种能够将电能转化为化学能的技术，在可再生能源利用和低碳经济建设中具有重要意义。
半导体材料作为一类特殊的材料，具有介于导体和绝缘体之间的电导性质。
与传统的金属催化剂相比，半导体材料具有诸多优势，如可调控的能带结构、丰富的表面活性位点、优良的光学特性等。
这些优势使得半导体材料在电催化中展现出独特的催化性能和电化学活性。
MOF（金属有机框架）作为一类新兴的多孔材料，具有结构可调、表面积大、孔径可调、多种物理化学性能可调控等特点。
因此，MOF具有广泛应用的潜力，并在电催化领域展现出独特的优势。
在MOF材料中引入半导体材料，可以充分结合二者的特性，进一步拓展电催化领域的应用。
本文将首先对半导体材料的特性进行概述，包括能带结构、表面活性位点、光吸收和光催化性能等。
然后，将介绍电催化的原理，包括电催化反应的基本原理和电催化机制。
接着，重点探讨MOF在电催化中的应用，包括MOF材料的合成方法和结构调控策略，以及在电催化反应中的催化性能和机理。
最后，将总结半导体材料在电催化中的优势，并展望MOF材料在电催化领域的未来发展。
同时，对本文的研究目的进行概述，并提出对未来研究的展望。
通过对半导体材料和MOF在电催化领域的研究和应用进行全面的介绍和分析，旨在为相关领域的研究人员提供参考和借鉴，促进该领域的进一步发展。
文章结构部分的内容如下：1.2 文章结构本文将按照以下结构进行详细讨论和分析。
第二部分将介绍半导体材料的特性。
我们将探讨半导体材料的电子结构、导电性质以及它们在电催化中的应用。
我们将分析半导体材料在电催化过程中的优势和挑战，并讨论如何最大程度地利用这些优势来提高电催化性能。
第三部分将深入探讨电催化的原理。
我们将解释电催化过程中的关键概念和机制，包括反应动力学、电化学界面和电化学反应的催化活性等方面。
光催化CO2还原技术及催化剂的研究进展
光催化CO2还原技术及催化剂的研究进展【摘要】本文综述了光催化CO2还原技术及催化剂的研究进展。
在介绍了研究背景和研究意义。
正文部分分别讨论了光催化CO2还原技术的原理、光催化CO2还原催化剂材料、金属催化剂、非金属催化剂以及复合催化剂的研究进展。
结论部分总结了光催化CO2还原技术的发展趋势，并提出了未来的研究方向。
本文旨在全面了解和探讨光催化CO2还原技术及催化剂的最新进展，为相关领域的研究提供参考和启发。
【关键词】光催化CO2还原技术、催化剂、研究进展、原理、金属催化剂、非金属催化剂、复合催化剂、发展趋势、未来研究方向、引言、正文、结论1. 引言1.1 研究背景光催化CO2还原技术利用太阳能等可再生能源作为能量源，通过催化剂的作用将CO2还原为高附加值的化学品或燃料，具有清洁、高效、可持续等特点。
在这一技术的发展过程中，催化剂的选择和设计是至关重要的。
传统的金属催化剂具有良好的催化活性，但存在资源消耗大、稳定性差等问题；而非金属催化剂则具有丰富的资源、较高的稳定性，但催化活性较低。
如何设计合适的催化剂，提高CO2的还原效率成为当前研究的焦点之一。
提供了光催化CO2还原技术的相关信息和发展现状，为后续研究内容的展开奠定了基础。
1.2 研究意义光催化CO2还原技术具有重要的环境保护和能源转化意义。
随着全球经济的快速发展和能源需求的增加，温室气体排放不断增加，尤其是二氧化碳的排放量持续增加，导致全球气候变暖和环境污染问题日益严重。
寻找一种可持续、高效的CO2转化技术成为当今科研领域的热门话题。
光催化CO2还原技术能够利用太阳光作为能源，将CO2转化为高附加值的化学品，从而实现CO2的循环利用和减少二氧化碳排放的目的。
光催化CO2还原技术也可以促进可再生能源的开发利用，实现能源的可持续发展。
研究光催化CO2还原技术及催化剂的发展具有重要意义，有望为解决环境问题和能源危机提供新的解决方案。
2. 正文2.1 光催化CO2还原技术的原理光催化CO2还原技术的原理是利用光催化剂吸收太阳光能后产生电子-空穴对，经过光生活性的电子-空穴对在催化剂表面与CO2发生反应，从而实现CO2的还原。
负载型催化剂
负载型催化剂负载型催化剂作为一种新型应用于特定反应的催化剂，在科学研究的领域受到了广泛的关注。
负载型催化剂主要是指在支撑体或“载体”表面上支撑、分散或固定的催化剂，其具有优越的活性及抗各种杂质的能力，可多次使用，而且具有耐酸碱、耐腐蚀、耐磨、耐泥沙、防止解体等特性。
负载型催化剂的出现为各种重要的反应提供了更有效、经济和环保的解决方案，其中包括氧化反应、缩合反应、加氢反应、氧合反应、合成反应等，是现代化工、环境保护及其他反应领域中有效而可控的反应系统。
负载型催化剂分为固体负载型催化剂和液态负载型催化剂。
固体负载型催化剂主要由吸附剂负载的活性物质组成，具有耐热、耐腐蚀、可重复使用等特点，因此，它在半导体材料、涂料、精细化工、制药工业等多个领域得到了广泛应用。
液态负载型催化剂是指将金属酶或离子负载在液体溶液中，这种类型的催化剂具有极高的活性、可控性及耐多种环境条件的特点，适用于众多的反应，如氧化反应、缩合反应、加氢反应、氧合反应等。
负载型催化剂的发展和应用已经给化学和科技领域带来了重大的进展，它的优势包括：1)载型催化剂具有较高的反应活性与特定性；2)载型催化剂具有较好的分散性和稳定性； 3)载型催化剂具有良好的耐受性，可承受一定的应力并仍能保持活性；4)载型催化剂可以进行持续合成，有利于反应结果的稳定性； 5)载型催化剂具有重复使用的特性，并且具有抗热、耐腐蚀，从而使反应体系的使用性提高；6)载型催化剂可改善反应性能，从而提高反应速度和效率，降低生产成本，提高产品品质；7)负载型催化剂还能够抗各种杂质，减少反应时间，降低反应温度，减少反应副产物，增加循环利用率，有助于环境污染的预防。
负载型催化剂具有多种潜在应用，未来其在环保、半导体材料、涂料、精细化工、制药等领域的应用将会进一步增多，而且技术也在不断更新发展，能够达到更好的活性、分散性及可维护性。
研发新型负载型催化剂，对各种反应的改进及提高效率，对于减少能源消耗、改善累积负载熔点、改善质量和效率以及其它方面已有显著的成长空间。
半导体催化剂设计方案
半导体催化剂设计方案引言：随着环境污染问题的日益严重，催化剂作为一种重要的环境治理材料，受到了广泛关注。
传统的催化剂设计主要依赖于金属和金属氧化物，但其在催化反应中存在着一些限制和局限性。
近年来，半导体催化剂因其特殊的电子特性和光催化性能，成为了研究的热点。
本文将探讨半导体催化剂的设计方案，以期为环境治理和能源转化提供新的思路和方法。
一、半导体催化剂的基本原理半导体催化剂是指利用半导体材料作为载体，通过调控其电子结构和表面性质，实现催化反应的过程。
其工作原理主要包括两个方面：首先，半导体材料的能带结构使其具有光催化活性，能够吸收可见光或紫外光激发电子跃迁，从而产生活性中间体；其次，半导体材料的表面性质和活性位点对反应物的吸附和转化起到关键作用。
基于这些原理，可以设计出具有高效催化活性和选择性的半导体催化剂。
二、半导体催化剂的设计策略1. 选择合适的半导体材料：半导体催化剂的选择应考虑其能带结构、导带和价带位置以及带隙大小等因素。
常用的半导体材料包括二氧化钛（TiO2）、氧化锌（ZnO）、氧化铟锡（ITO）等。
不同的半导体材料对不同催化反应具有不同的催化活性和选择性。
2. 调控半导体材料的表面性质：半导体材料的表面性质对其催化活性和选择性有着重要影响。
通过表面修饰、掺杂或负载活性物种等方式，可以调节半导体材料的表面酸碱性、缺陷位点以及活性位点密度等参数，进而提高催化性能。
3. 结构调控：半导体催化剂的结构对其催化性能有着显著影响。
通过调控材料的晶体结构、晶面和晶面间距等微观结构参数，可以优化其催化活性和选择性。
同时，还可以利用纳米材料、多孔材料等方法增大催化剂的比表面积，提高反应物的吸附和转化效率。
4. 光催化增效：半导体材料的光催化性能可以通过多种方式进行增强。
例如，可以通过掺杂稀土元素、负载金属纳米颗粒或构建异质结构等方法，提高材料的光吸收能力和光生载流子的分离效率，从而增强催化剂的活性和稳定性。
半导体 SiC 光催化分解水制氢研究进展
半导体 SiC 光催化分解水制氢研究进展杨静静;何勇平;彭媛【摘要】简单介绍了半导体光催化分解水制氢的原理，综述了改变SiC的尺寸形貌、负载石墨烯、负载贵金属、半导体复合等方法对SiC的光催化产氢性能的影响，重点讨论了复合半导体的光催化产氢机理及SiC与其他半导体复合的研究进展，并提出前景展望。
%The basic mechanism of photocatalytic water-splitting to hydrogen over semiconductor photocatalyst was introduced.The methods to enhance hydrogen production were reviewed, including changing its morphology, loading graphene, loading noble metal, combining with semiconductors, and their effects on hydrogen production were discussed.The hydrogen-producing mechanism of compound semiconductor materials and the related research progress were focused on.The foreground was also prospected.【期刊名称】《广州化工》【年(卷),期】2015(000)007【总页数】3页(P34-36)【关键词】碳化硅SiC;光催化;氢气【作者】杨静静;何勇平;彭媛【作者单位】重庆化工职业学院环境与质量检测系，重庆 400020;中国航油集团重庆石油有限公司，重庆 401120;北京科技大学化学与生物工程学院化学系，北京 100083【正文语种】中文【中图分类】TQ426.7能源危机和环境污染是人类社会目前所面临的两大严峻问题，利用太阳能制氢是解决能源和环境问题的最有效途径之一。
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1.半导体的光催化原理。 半导体的光催化原理。 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， 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， 其中导带能导电，满带不能导电，满带 和导带被禁带隔开。 和导带被禁带隔开。 当光子的能量（ ） 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， 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-， 迁到导带中形成带负电的高活性 ，它 具有很强的还原能力； 具有很强的还原能力；同时满带中会产 生带正电的空穴h+， 生带正电的空穴 ，它具有很强的氧化 性。 2.金属作为载体的优点。 金属作为载体的优点。 金属作为载体的优点
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， 表面，并作为受体接受光生电子，降低 电子---空穴的复合几率 空穴的复合几率， 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， 电子和空穴参与随后的反应，大大提高 了催化剂的活性。 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： 点有： （1）活性高，成本低。 ）活性高，成本低。 （2）反应条件温和。 ）反应条件温和。 （3）耐腐蚀，化学性质稳定，抗酸碱 ）耐腐蚀，化学性质稳定， 能力强。 能力强。
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。