光催化

光传感与显示技术期末论文——光催化技术学院：计算机与信息学院专业：电子科学与技术学号：20111154034姓名：万申雪指导老师：戴正权光催化技术万申雪*（*西南林业大学昆明650224）摘要：光催化技术是在20世纪70年代诞生的基础纳米技术，最典型的天然光催化剂就是我们常见的植物的光合作用，空气中的二氧化碳和水在光的作用下合成为氧气和碳水化合物。总的来说纳米光催化技术是一种纳米仿生技术，用于环境净化，自清洁材料，先进新能源，癌症医疗，高效率抗菌等多个前沿领域。关键词：光催化纳米技术环境净化PhotoCatalyticTechnologyShenxueWan*(*SouthwestForestryUniversityKunming650224)Abstract:thephotocatalytictechnologyisbasedonnanotechnologywasbornintwentiethCentury70,naturallightcatalystisthemosttypicalofourcommonplantphotosynthesis,carbondioxideintheairandwaterinthelightoftheroleforthesynthesisofoxygenandcarbohydrate.Ingeneralthenanometerphotocatalysistechnologyisakindofbionicnanatechnology,usedforenvironmentalpurification,selfcleaningmaterials,advancednewenergy,cancercare,suchasantibacterialefficiencyfrontierarea.Keyword:photocatalyticNanotechnologyEnvironmentpurification一、绪论20世纪以来，人类在享受迅速发展的科技所带来的舒适和方便的同时，也品尝着盲目和短视造成的生存环境不断恶化的苦果，从上半叶震惊世界的“八大公害事件”到近年来发现的全球变暖、臭氧层破坏和生物多样性的消失；从上海爆发的“甲肝”事件到20世纪70年代末使全世界为之恐慌的“疯牛病”和“二噁英事件”，都是20世纪环境恶化的直接结果，而环境污染的潜在影响远不止于此，已严重地威胁着人类的继续繁衍和生存。所以，控制污染、保护环境，实现可持续发展是全人类的迫切愿望和共同心声，在各种环境污染中，最普遍、最主要和影响最大的是化学污染，因而，有效地控制和治理各种化学污染物对构成人类生存最基本的水资源、土壤和大气环境的破坏是环境综合治理中的重点，开发能把各种化学污染物无害化的实用技术是环境保护的关键。光催化2.1光催化原理光催化原理半导体的基本能带结构是:由一个充满电子的低能价带和一个空的高能导带构成，价带和导体之间由禁带分开。当用能量等于或大于禁带宽度的光照射时，半导体价带上的电子被激发跃迁到导带,同时在价带上产生相应的光生空穴(h+),这样就在半导体内部生成电子-空穴对。由于半导体能带的不连续性,电子和空穴的寿命较长,并在电场作用下分离并迁移到粒子表面。光生空穴具有极强的得电子能力,可夺取半导体颗粒表面有机物或溶液中的电子，使原本不吸收光的物质都被活化氧化，因此具有很强的氧化能力,将其表面吸附的OH-和H2O分子氧化成自由基OH-,再OH-由无选择地将有机物氧化，最终降解为CO2和H2O等简单的无机物。光生电子也能够与O2发生作用生成活性氧类,这些活性氧自由基也能参与氧化还原反应。迁移到表面的光生电子和空穴既能参与加速光催化反应,同时也存在着复合的可能性。在不同有机物的光催化反应过程中，羟基是主要的活性物质，对光催化氧化起决定性作用。但是也有研究认为，氧化反应可能通过光生空穴直接发生。目前光催化反应详细机理仍然是人们争论的话题。2.2光催化反应光催化反应光催化反应是光和物质之间的多种相互作用方式之一,是光反应和催化反应的融合,是在光和催化剂同时作用下所进行的化学反应。该反应是利用一定波长的光照射某些具有能带结构的半导体光催化剂如TiO2、ZnO、WO3、CdS等使其产生光生载流子,从而促使许多难以实现的光化学反应能在常规条件下进行。TiO2由于化学稳定性高、廉价、无毒、耐光腐蚀且具有较深的价带能级,可使一些光化学反应在TiO2表面得以实现,因此研究者大多认为TiO2是理想的半导体光催化剂。光催化的应用3.1废水处理水中难分解的有毒的有机和无机污染物不断富集,使有限的水资源受到严重污染,甚至发展到威胁人类生存的地步,对这些污染物的处理已经成为全球关注研究的热点。光催化技术能将水中许多有机物彻底矿化,还能将一些重金属离子光催