TiO2光催化剂文献汇报.ppt

Visible light responsive sulfated rare earth doped ******@fumed posites with mesoporosity: Enhanced photocatalytic activity for methyl orange degradation
C. Zhan et al. / Journal of Hazardous Materials 267 (2014) 88–97
Contents
Introduction
1
2
Experimental
1
Conclusions
2
3
4
Results and discussion
3
何谓光催化净化?
光催化剂(一般为半导体材料)在光(可见光或者紫外光)的照射下,通过把光能转化为化学能,从而具有氧化还原能力,使化合物(有机物、无机物)被降解的过程称为光催化净化。
光催化原理
当光能等于或超过半导体材料的带隙能量时,电子从价带(VB)激发到导带(CB)形成光生电子-空穴。
价带空穴是强氧化剂,而导带电子是强还原剂。
空穴与H2O或OH-结合产生化学性质极为活泼的自由基基团( HO . )
电子与O2结合也会产生化学性质极为活泼的自由基基团(.O2-, HO . 等)
空穴,自由基都有很强的氧化性,能将有机物直接氧化为CO2, H2O
A: 半导体吸收光,产生电子和空穴的过程
B: 电子和空穴表面复合过程
C:电子和空穴体内复合过程
D: 还原过程
E: 氧化过程
常见的光催化材料
Photocatalyst
Ebg (eV)
Photocatalyst
Ebg (eV)
Si

ZnO

TiO2 (Rutile)

TiO2 (Anatase)

WO3

CdS

ZnS

SrTiO3

SnO3

WSe3

Fe2O3

a-Fe2O3

理想的光催化剂
3
稳定,廉价,无毒
高的光催化活性
eV
由于OH- •OH + e- 的氧化还原电位
E0 = - eV
Why TiO2 ?
铁的氧化物会发生阴极光腐蚀
ZnO在水中不稳定,会在粒子表面生成Zn(OH)2
4
金属硫化物在水溶液中不稳定,会发生阳极光腐蚀,且有毒!
Ebg= eV > eV
稳定,化学惰性,价格低廉,容易再生和回收利用。
通过染料修饰,掺杂,粒子改性,以及贵金属的表面修饰可以很容易改变其光的吸收行为。
TiO2
5
离子掺杂
离子掺杂可在半导体晶格中引入缺陷位置或改变结晶度等,从而扩大光响应范围。
半导体复合
半导体复合是提高光催化效率的有效手段,通过与具有较窄带隙的半导体复合,可以将TiO2光谱响应范围扩展至可见光区。同时通过两者的能级互补,可以提高系统的电荷分离效果。
贵金属沉积
一种可以捕获激发电子的有效改性方法。贵金属在TiO2表面沉积形成纳米级的原子簇,构成一个以TiO2和金属为电极的短路微电池。
表面光敏化
半导体光催化材料的表面光敏化是指在光催化剂表面物理或化学吸附一些光活性有机物,激发光敏剂把电子注入到半导体的价带上,从而扩大了半导体激发波长范围,使太阳光得到充分利用。

The addition of SiO2 inTiO2 enhanced the thermal stability, and also increased the surface area and surface acidity.
In particular, doping with rare earth ions can significantly enhance the photocatalytic activity of TiO2 due to formation of a new energy level between the TiO2 valence and conduction band, oxygen vacancies, etc.
Sulfation of TiO2 could enhance efficiently its photocatalytic activity due to the increase in the fraction of anatase, the surface area, and especially the surface acidity for sulfated TiO2 . The strong aci