开题报告.

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毕业设计(论文)开题报告题目：BiVO4:Ce3+的混合溶剂热法制备与表征课题类

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2012年 03 月

二、设计（研究）现状和发展趋势（文献综述）：

光催化（即光触媒）PHOTOCATALYSIS是光 Photo=Light + 触媒(催化剂)catalyst 的合成词。光触媒是一种在光的照射下，自身不起变化，却可以促进化学反应的物质，就象植物的光合作用中的叶绿素。光触媒的材料多种多样，但是最为著名和研究最为彻底的是纳米二氧化钛。光触媒利用自然界存在的光能转换成为化学反应所需的能量，来产生催化作用，使周围之氧气及水分子激发成极具氧化力的自由负离子。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，其产生羟基自由基、超氧自由基等活性物种，具备抗菌、除臭、油污分解、防霉防藻、空气净化的作用。植物的"光合作用"便是光催化最具代表性的例子，吸收对动物有毒的二氧化碳，利用光能将对动物有毒的CO

2

转化为氧气及水。

以下为光催化基本原理：光催化剂多为n型半导体材料（当前以为TiO2使用最广泛），具有区别于金属或绝缘物质的特别的能带结构,即在价带(Valence Band，VB)和导带(Conduction Band，CB)之间存在一个禁带(Forbidden Band, Band Gap)。由于半导体的光吸收阈值与带隙具有式K=1240/Eg(e V)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CO

2和H

2

O,甚至对一些无机物也

能彻底分解。

光催化于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晶进行了紫外灯照射，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-Fuji shima 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----东京大学校长本多健一的名字。

由于是借助光的能量促使水分子分解反应，因此后来将这一现象中的氧化钛称作光触媒。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。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。二氧化钛光触媒的广泛应用，将为人们带来清洁的环境、健康的身体。