两种金属氧化物的光催化性能研究文献综述

 2021-09-25 08:09

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一.研究背景半导体光催化技术是解决人类未来发展两大难题一一能源短缺和环境污染的有利武器,在光降解水体或气体中污染物、制备光伏电池、生产清洁能源等领域受到人们的强烈关注。

由于具有对环境友好、光化学稳定、成本低廉,及紫外光光催化效率较高等优点,宽禁带半导体二氧化钛是目前最常用、研究最广泛的光催化剂之一。

除了二氧化钛以外,直接带隙半导体氧化锌也是一种有前途的半导体光催化材料。

这两种材料带隙宽度非常接近,但仅对紫外光有响应,因此大大限制了它们的实际应用。

近三十年来,人们己经开展了大量的光催化剂半导体改性工作,大多数研究对象为粉末材料,并且主要依赖化学改性对其能带结构、表面态等产生影响,从而使其在光催化中能够扩展吸收光谱范围或者提高催化效率。

1972年,Fujishima和Honda在英国《Nature》杂志上首次报道了二氧化钛电极在紫外光照射下分解水产生氢气的现象[1]。

自此,对太阳能进行储能和转化的半导体光催化技术开始发展。

许多的半导体材料,如:Ti02、ZnO、Fe203、WO3、CdS、CdSe、M0S2等等,被应用于这项研究并显示出各具特色的光催化性能[2-6]。

光催化过程本身涉及了光能的储存和转化,因而目前其在数个和能源与环境相关的领域有很大的应用潜力[7, 8]。

比如,太阳能光伏电池就是利用半导体材料对直接的太阳能进行转化得到电能[9];光催化制氢则是利用太阳能引发的光化学过程分解水产出氢,我们知道氢能是非常高效、清洁的能源而地球水资源储量是非常巨大的[10];又或者利用光催化反应对气体或者液体环境进行净化和修复,包括对无机和有机污染物(如农药、医疗废水、电子工业排放的重金属离子污染物、偶氮类染料废水等)降解处理和灭活杀菌[11,12],等。

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