银基光催化材料的研究进展

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近些年来，随着可持续发展战略的推行，我国的科学技术水平也飞速提升，在国民生活质量得到全面改善的同时，环境不断恶化、资源大大短缺等问题也日益严峻。导致环境恶化的污染物主要为工业生产中排放的废渣、废气、废水等物质，它们成分大都比较复杂，基本为不同类型的有机物，若直接处理难度非常大。在实际生产过程中，如果对污染物的深度处理操作不能在短时间内完成，则必定会导致该企业的运营成本提高。如今，水资源的污染是世界各国普遍存在且急需解决的重大问题之一。许多对人体和动植物有毒害作用的污染物质很难被土壤、水体等环境自我降解去除，同时，它们在水资源和土壤等环境中存在范围很广、时间很长，对人类健康存在很大的威胁。对于这些难降解的有毒有害污物若继续沿用传统的物理、化学、生物等工艺进行处理已收效甚微，因此，为了提高污水处理效率及循环利用率，开展经济而有效的水体中难降解有机污染物控制技术的研究课题迫在眉睫。

1 光催化降解技术

光催化降解技术被认为是当前在处理工业污水、环境污物等方面最有效且最具有应用前景的一种技术。光催化降解技术与传统的降解方法不同之处在于它主要是利用太阳全光或其中的可见光来降解空气和水体中的有机污物，其降解过程绿色环保，不易产生二次污染，同时操作过程简单易懂、成本较低，因此，该处理方法被认为是在处理废水方面最有研究价值的技术之一。

2 传统光催化材料

目前应用最广泛的光催化剂是TiO 2纳米材料，其具有优秀的光稳定性和光催化活性。但TiO 2纳米材料只能受太阳光光谱中含量仅为4 %的紫外光照射，才能表现出其优异的催化活性，这严重阻碍了TiO 2纳米材料在光催化方面的实际应用[1]。因此，为了拓宽纳米材料在光催化领域的应用范围，有必要合成一些能充分利用太阳光光谱中含量为43%的可见光的新型纳米光催化剂，如WO 3，CdS，Bi 2O 3，Cu 2O 等，它们均可利用

太阳光处理环境中难以去除的有机污物。在大量的新型纳米光催化剂中，银基纳米复合材料展现出许多优异的特性，特别是在对太阳光中的可见光吸收方面，绝大部分银基纳米复合物都具有较宽的可见光的吸收范围。所以，近些年银基纳米化合物已成为可见光催化领域中的重要研究材料。

3 银基纳米光催化材料

银基催化剂，如AgSbO 3、AgVO 3、Ag 3PO 4、AgX （X=Br，I）、Ag 2CO 3、Ag 2O、AgNbO 3、AgMO 2（M=Al，Ga，In等）[2]、等均具有很强的可见光光催化活性。它们的光催化降解能力远远高于传统的可见光光催化剂，如P25，N-TiO 2等，有些甚至达到它们的20倍左右。早在2003年，叶金花教授就致力于研究AgInW 2O 8纳米化合物对有机污物的光催化降解作用[3]。在此后的近十年时间里，其课题组对AgIn 5S 8、AgMO 2（M=Al，Ga，In 等）、Ag 2ZnGeO 4、Ag 2O、β-AgAl1-xGaxO 2等一系列含银纳米材料进行了广泛而深入地研究。上述的银基多金属氧化物的价带顶均由O2p和Ag4d的电子轨道杂化形成，而导带底均由其它的金属离子和Ag5s的最外层s电子轨道或d电子轨道杂化形成，它们的带隙较窄，能够很好地吸收太阳中的可见光部分。除此之外，上述的银基多金属氧化物的空穴氧化能力很强，且价带电势位置较正，所以它们可受太阳光中的可见光的激发，高效地降解有机污染物，且其效果远远超过传统的TiO 2纳米光催化剂。到了2010年，该课题组还发表了磷酸银纳米光催化剂在可见光照射下光解水分子产生氧，同时能高效地降解RhB等有机污物，其中磷酸银纳米材料的量子效率超过90%[4]。同时，其他外国学者们也对AgSbO 3、AgGaO 2等一系列银基纳米复合物的可见光光催化性能进行了广而深地研究。在中国，国家生态环境研究中心的胡春课题组正长期研究含银纳米复合材料在可见光照射下的光催化性能。他们的研究说明了AgVO 3、AgX （X=Br，I）等银基纳米复合材料均具有很强的可见光光催化降解性能。南京大学的邹志刚教授课题组也对

银基光催化材料的研究进展

陈颖

广州工程技术职业学院 广东 广州 510075

摘要：纳米半导体材料光催化技术在处理环境污染方面具有潜在的应用研究价值，是当今环保领域的重要研究热点。银基光催化纳米材料由于其在可见光催化降解环境污物中的突出表现已逐步发展成为当今催化领域的重要课题之一。

关键词：光催化技术 银基 纳米

Research Progress of Silver-based Photocatalytic Materials 

Chen Ying 

Guangzhou Vocational College of Engineering and Technology ，Guangzhou 510075

Abstract：Semiconductor photocatalytic technology has potential application value in environmental treatment，and it is an important and hot research topic in the environmental protection field. Ag-based catalytic materials have wide application prospects in photoelectricity and catalysis etc due to their excellent photocatalytic activity，promising high photo-response performance.

Keywords：photocatalytic activity；Ag-based；Nano

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罐。对于构成一级及二级重大危险源的剧毒性液体、气体（独立配备SIS系统）的储罐宜采用此种方式。液态烃储罐应采用该设置方式。

优点：无需增加额外的操作阀门，节省投资，对于罐区改造增加紧急切断阀安装位置紧张的情况最适合；

缺点：由于紧急切断阀的关闭动作较普通阀门要快，关闭时间短，因此容易在阀前管道内产生水击[5]。当罐前管道采用软管柔性连接时，可能会对软管造成损坏。

（2）罐前操作阀设置为紧急切断阀。罐前操作阀设置为紧急切断阀的布置形式如图2所示。该方式适用于罐前操作阀门比较少的储罐。对于构成一级及二级重大危险源的剧毒性液体、气体（独立配备SIS系统）的储罐不推荐采用此种方式，而液态烃储罐则不能采

用此种方式。

图2 紧急切断阀为罐前操作阀

优点：该方式避免了水击对软管的冲击，管道安全性较高；

缺点：当入口管线较多时，每根管道操作阀都要设置为紧急切断阀，控制复杂，经济性差。

（3）罐根阀和操作阀之间的总管上设置紧急切断阀。该布置形式如图3所示。该方式适用范围较广，除液态烃储罐以外的其他储罐都可采用此种方式。

优点：该方式最符合目前标准的要求，罐根阀是单设的，操作阀和紧急切断阀是分开的，功能清晰；

缺点：阀门较多，罐前管道长，经济性差。对于

罐区改造增加紧急切断阀安装位置紧张情况不适用。

图3 紧急切断阀为罐前操作阀

3 结束语

正确设置储罐紧急切断阀，是保障储罐运行安全的关键。设计应根据具体情况，选择合适的紧急切断阀及合理的安装位置。设计人员还要熟悉、掌握国家法规政策、标准规范对储罐紧急切断阀的设置要求，防止设计出现遗漏，造成安全隐患。基于紧急切断阀的高可靠性，使其成为了石油化工行业运行系统广泛运用的安全设备。但由于紧急切断阀几乎在整个生产周期都不动作，有可能出现阀门密封部位粘结或执行机构排放口堵塞等问题，这样就会造成紧急切断阀在事故发生时的失效，从而产生严重的后果[6]。这就要求现场操作人员要定期对紧急切断阀进行保养、检查，同时要充分熟悉其工作原理和操作步骤，以确保石油化工系统作业的安全运行。为了进一步保证紧急切断阀运行的可靠性，西方发达国家已经研发出阀门互联锁、紧急切断阀测试器和新型阀门回讯器[7]等装置。这一点是值得我们学习和借鉴的。同时，这些新的装置也有需要改进的地方，应该结合现场的实际情况，积极学习国外先进技术，研发并改进形成一套适合国内生产情况的新型装置。

参考文献

 [1]吴建东. 紧急切断阀应用研究[J]. 科技与企业，2013（9）：369.

[2]王辉，董维强.油化工新型紧急切断阀探讨[J].石化技术，2016，23（11）：29.

Ag 2V 4O 11、AgMO 2（M=Al，Ga，In 等）[5]等可见光光催

化剂进行了细致而深入地研究。国内的其他一些学者们对AgNbO 3、Ag 2CO 3、Ag 2O等含银纳米催化材料也做了大量的研究工作，结果发现AgNbO 3、Ag 2CO 3、Ag 2O 等催化剂在可见光照射下均能迅速降解水中的有机污物，他们的可见光光催化活性约为普通N-TiO 2纳米材料或商业使用的P25光催化剂的数十倍。由此，含银纳米催化材料可充分利用太阳中占比较大的可见光，且是目前光催化剂中催化活性最高的一类新型的光催化剂。

银基纳米光催化材料因具有极强的光响应性、光利用率和优秀的可见光光催化活性等特性在催化及光电等领域具有广阔的应用前景。由此，研究者们对银基纳米光催化材料的制备方法、使用性能以及实际应用等各方面的探究已慢慢发展成为当今催化方向的一项重大课题。

参考文献

[1] Malato S，Fernandez-Ibanez P，Maldonado M I，et al. Decontamination and disinfection of water by solar photocatalysis ：Recent overview and trends[J]. Catal. Today，2009，147（1）：1-59.

[2] Pera-Titus M，Garcia-Molina V，Banos M A，et al. Degradation of chlorophenols by means of advanced oxidation processes ：a general review[J]. Appl. Catal. B-Environ.，2004，47（4）：219-256.

[3] Tang J W，Zou Z G，Ye J H. Photophysical and photocatalytic properties of AgInW2O8[J]. J. Phys. Chem. B，2003，107（51）：14265-14269.

[4] Y i Z G ，Y e J H ，K i k u g a w a N ，e t a l. A n orthophosphate semiconductor with photooxidation properties under visible-light irradiation[J]. Nat. Mater.，2010，9（7）：559-564.

[5] Shi H F，Li Z S，Kou J H，et al. Facile synthesis of single-crystalline Ag2V4O11 nanotube material as a novel visible-light-sensitive photocatalyst[J]. J. Phys. Chem. C，2011，115（1）：145-151.

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