光催化技术研究进展
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活泼的空穴电子都有能力氧化和还原吸附 在表面上的物质。
光催化简介2—机理
光生e- 和h+ 除了可直接与反应物作用外，还可与吸附在 催化剂表面上的O2、OH- 和H2O 发生一系列反应，生成 具有高度化学活性的羟基自由基·OH 及H2O2，这些活性 物质把吸附在催化剂表面上的有机污染物降解为CO2、 H2O 等。
污水。P其CB具化备合良物好脱氯去毒
学术的界耐围候绕性太、阳能耐利用、光催化降广解泛有应机用物于等汽展车开、了
多方化抗面学 紫的腐 外研蚀 线究性 能。
、 力
强、透明性优
感光材料、光催化 剂、化妆品、食品
异等特点
包装材料、陶瓷添
1985年，Mutsunaga等发现在金属卤加灯剂发、出气体的传近感紫器外 光照射下， TiO2- Pt电极具用杀菌效及果电子材料等
光催化简介1—发展
该特性引起了开光创 了 半 导 以太阳能化学转换和储催存化为工主作要者的背体极景光的半催导化体技光
催化特性的研究始于1大91兴7 趣年。
术的新纪元。
1972 年日本科学家Fujishima和Honda用TiO2薄膜 为电极，利用光能分解水而生成氢气的实验。
光催化简介1—发展
1976 年，John.H.Carey---TiO2光催化氧化法成功用于
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。
二、光催化的分类
1. 根据激发光波长
•
紫外光催化
•
可见光催化
•
全波长光催化
2. 根据光催化对象或催化用途来分
• 光催化降解有机物（包括光自洁）
• 光催化杀菌
• 光催化分解水
• 光催化生电装置—太阳能电池
3. 根据光催化材料
光催化分类方法
可见光光催化剂
UV
Vis
Others
53%
目前报道的光催化剂大多效率低，带隙较宽，只能在紫外区
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。
6000
5500
Photocatal
5000
Visible light Photocatal
4500
Paper number
4000
3500
3000
2500
2000
1500
1000
500
0 1994 1996 1998 2000 2002 2004 2006 2008 2010 2012
Year
II. 光催化的发展历程
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
(1)材料在光照下，通过把光能转变成化学能，促进 有机物的合成或有机物降解的过程；
(2) IUPAC[1-2]通过催化剂对光的吸收而进行的催 化反应
(3) 半导体材料在光的照射下，将光能转化为化学能， 并促进有机物的合成与分解。
II. 光催化的发展
图1. 与“光催化” 相关的文献总量年度变化规律图
光催化简介2—机理
光催化简介2—机理
光解水的反应机理
Hale Waihona Puke Baidu
光催化杀菌的反应机理
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
3. 光催化的应用
•光催化分解水 •光催化降解空气或水中的有机物 •光催化杀菌 •太阳能电池（或其他“光--电”转换装置）
例 1.
例 2.
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
让我们的家园 “天更蓝、水更清、地更绿、空气更洁净”
光催化技术研究进展
主要内容
光催化简介 光催化分类方法 光催化材料 光催化的展望
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
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
I. 光催化的定义
Photocatalysis; Photochemical catalysis;
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
光催化简介2—机理
光生e- 和h+ 除了可直接与反应物作用外，还可与吸附在 催化剂表面上的O2、OH- 和H2O 发生一系列反应，生成 具有高度化学活性的羟基自由基·OH 及H2O2，这些活性 物质把吸附在催化剂表面上的有机污染物降解为CO2、 H2O 等。
污水。P其CB具化备合良物好脱氯去毒
学术的界耐围候绕性太、阳能耐利用、光催化降广解泛有应机用物于等汽展车开、了
多方化抗面学 紫的腐 外研蚀 线究性 能。
、 力
强、透明性优
感光材料、光催化 剂、化妆品、食品
异等特点
包装材料、陶瓷添
1985年，Mutsunaga等发现在金属卤加灯剂发、出气体的传近感紫器外 光照射下， TiO2- Pt电极具用杀菌效及果电子材料等
光催化简介1—发展
该特性引起了开光创 了 半 导 以太阳能化学转换和储催存化为工主作要者的背体极景光的半催导化体技光
催化特性的研究始于1大91兴7 趣年。
术的新纪元。
1972 年日本科学家Fujishima和Honda用TiO2薄膜 为电极，利用光能分解水而生成氢气的实验。
光催化简介1—发展
1976 年，John.H.Carey---TiO2光催化氧化法成功用于
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。
二、光催化的分类
1. 根据激发光波长
•
紫外光催化
•
可见光催化
•
全波长光催化
2. 根据光催化对象或催化用途来分
• 光催化降解有机物（包括光自洁）
• 光催化杀菌
• 光催化分解水
• 光催化生电装置—太阳能电池
3. 根据光催化材料
光催化分类方法
可见光光催化剂
UV
Vis
Others
53%
目前报道的光催化剂大多效率低，带隙较宽，只能在紫外区
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。
6000
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Photocatal
5000
Visible light Photocatal
4500
Paper number
4000
3500
3000
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500
0 1994 1996 1998 2000 2002 2004 2006 2008 2010 2012
Year
II. 光催化的发展历程
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
(1)材料在光照下，通过把光能转变成化学能，促进 有机物的合成或有机物降解的过程；
(2) IUPAC[1-2]通过催化剂对光的吸收而进行的催 化反应
(3) 半导体材料在光的照射下，将光能转化为化学能， 并促进有机物的合成与分解。
II. 光催化的发展
图1. 与“光催化” 相关的文献总量年度变化规律图
光催化简介2—机理
光催化简介2—机理
光解水的反应机理
Hale Waihona Puke Baidu
光催化杀菌的反应机理
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
3. 光催化的应用
•光催化分解水 •光催化降解空气或水中的有机物 •光催化杀菌 •太阳能电池（或其他“光--电”转换装置）
例 1.
例 2.
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
让我们的家园 “天更蓝、水更清、地更绿、空气更洁净”
光催化技术研究进展
主要内容
光催化简介 光催化分类方法 光催化材料 光催化的展望
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
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
I. 光催化的定义
Photocatalysis; Photochemical catalysis;
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