伴隨著全球經(jīng)濟的快速發(fā)展,能源短缺和環(huán)境污染問題日益突出,這兩個問題逐漸成為世界經(jīng)濟的掣肘,制約著人類社會的進步與發(fā)展。為了實現(xiàn)世界經(jīng)濟可持續(xù)健康發(fā)展,各國都大力發(fā)展綠色環(huán)保技術。1972年,日本科學家Fujishima首次發(fā)現(xiàn)納米二氧化鈦在光照條件下可以實現(xiàn)分解水制備清潔能源氫氣,隨后,在接下來的兒十年間,光催化技術就憑借其綠色環(huán)保,直接利用太陽光等優(yōu)勢,迅速成為各國科學家研究的熱點。然而,半導體光催化技術的發(fā)展一直受到光響應范圍窄和量子產(chǎn)率低兩個因素的制約,使其無法實現(xiàn)工業(yè)化應用。因此,為了解決這兩個問題,研究者們做出了許多嘗試。一方面,許多新型的高效光催化劑相繼問世,在這之中,鉍基半導體憑借其獨特的結(jié)構特點以及優(yōu)異的光催化性能,得到了各國研究者的廣泛關注和研究。另一方面,科學家們探索出一系列策略對已有的半導體材料進行改性,以實現(xiàn)光催化劑性能的最大化。其中,利用有機小分子對無機半導體進行表面修飾是捉高半導體光催化活性的有效手段之一。首先,有機小分子對半導體的修飾發(fā)生在分子水平上,有機小分子可以均勻分散在材料表面,提高接觸面積;其次,有機小分子與無機半導體通過化學鍵相連,有利于光生電... 

【文章來源】：山東大學山東省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

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【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

圖１－丨半導體光催化反應過程機理圖??

?第１章緒論???（ＯＨ。生成氫氧自由基（?ＯＨ），這個過程為圖１－１中的ｓｔｅｐ?３〇??１．２．２半導體光催化的應用??光催化技術從產(chǎn)生至今，經(jīng)過兒十年發(fā)展，目前已經(jīng)在降解有機水體污染物，??光裂解水產(chǎn)氫產(chǎn)氧，二氧化碳還原，選擇性轉(zhuǎn)化，還原重金屬離子以及空氣凈化??等諸多領域有廣泛的應用。??（１）降解有機水體污染物??８〇年代以來，國內(nèi)經(jīng)濟飛速發(fā)展，但同時由于環(huán)保意識淡薄，帶來了嚴重??的水體污染與破壞。大量的重金屬廢水，印染廢水，抗生素廢水不僅被排入河流，??湖泊，大海等地表水域，而且還滲入到了地下，污染了地下水。目前，人們主要??通過物理吸附方法，化學沉淀方法來處理，但是，這些處理方法不僅不能徹底分??解水體屮的污染物，還帶來了二次污染，對環(huán)境保護造成了更大的壓力。此外，??處理成本高，程序復雜也是傳統(tǒng)處理方法的又一弊端。??具苻綠色技術之稱的半導體光催化技術，能夠產(chǎn)生氧化性或還原性極強的電??子、空穴、氫氧自由基以及超氧自由基，這些活性氧物種有助于將有機污染物分??解為對環(huán)境無害的二氧化碳和水，這樣便可以在杜絕二次污染的同時打效地處理??水體有機污染物，從而實現(xiàn)污染水資源的凈化。??Ｐｏｌｌｕｔａｎｔ?ＯｘＷｓｔｗｎ??Ｖ?＾??｜?知此；?Ｄｙｅ４?Ｏｅｇｒａｄａｔｔｏｎ??（Ｒ＜ｒｉｕｃ—?＾＾ＳＤｙｅ＊?、？??ｆ?，幸??Ｐｏｌｌｕｔａｎｔ？＾?Ｖ?１?ｖ，ｓ，ｂｔｅ??ｏ７＾?ｌ?ｊＤＶｅ??圖１－２光催化降解水體有機污染物的示意圖［２６１??由圖卜２可知，當光照射到半導體材料后，會被激發(fā)生成電子和空穴。這種??強還原性和強氧化性的電子和空穴或直接與有機污染物反應，或

作為一種不可再生資源，化石能源??隨著全球經(jīng)濟發(fā)展已經(jīng)被過度開發(fā)，全球各國均面臨著嚴重的資源短缺問題，尋??求一種可再生替代能源己經(jīng)成為國內(nèi)外的共識。在這種背景下，氫能憑借其清潔??無污染熱值高的優(yōu)點，逐步進入大眾的視野。如今，研究者大多是以電解水的方??式制取氫氣，但是，大部分的電能還是來源于化石能源的燃燒，所以電解水制備??氫氣并不是最為理想的方式。為了更加環(huán)保并且持續(xù)的制取氫氣，必須以一種更??加綠色的方式來制取氫氣，鑒于此，利用太陽能來制取氫氣成為科學家們的不二??選擇。如圖１－３所示。??Ｖ／ＮＨＥ?Ｖａｃｕｕｍ??Ｚ￣??——￣￣￣＾??ｅｌｅｃｔｒｏｎ?＾?＾?＿??Ｃｏｎｄｕｃｔｉｏｎ?ｂａｎｄ?＆一一???？Ｌ－ｎ？．ｘ?ｈ２??／／Ｋ?＼?ｏ?－?＾?４５??——?ｌｉｇｈｔ?＼?１．２３?ｗ??Ｂｕｎｄ?ｇａｐ?Ｉ?＂?１??；＋３??１?Ｖａｋｎｃｅｂａｎｄ?■??。２??Ｐｈｏｔｏｃａｔａｌｙｓｔ??圖１－３光催化分解水制取氫氣及氧氣原理圖【３３］??１９７２年，Ａ．?Ｆｕｊｉｓｈｉｍａ課題組選用Ｔｉ０２作為光電化學反應的電極，來分解??水制取氫氣和氧氣。制取方程式如下所示：??Ｈ２０——Ｉ／２Ｏ２＋Ｈ２；?ＡＧ＝＋２３７?ＫＪ／ｍｏｌ??４??

【參考文獻】：
博士論文
[1]新型復合氧化物納米結(jié)構的制備及其在可見光催化和吸附中的應用[D]. 段芳.江南大學 2011



本文編號：3300805