新型光催化材料的研究现状和展望

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新型光催化材料的研究现状和展望

作者：何志坚容志勇周文谢智华陈冲

来源：《中国科技纵横》2015年第10期

【摘要】开发能直接利用太阳光的光催化剂是环境领域研究的热点。本文综述了光催化

剂研究现状、新型光催化材料开发策略，简单介绍了新型光催化材料，重点叙述了银系化合物、AxByOz光催化剂、Z型光催化体系、半导体复合材料几种光催化剂的类型、原理和研究进展，最后，提出了新型光催化剂开发存在的问题，并对未来光催化剂研究的指出了发展方向。

【关键词】新型光催化剂银的卤化物污染物降解

1 新型光催化材料简介

多半导体材料具有光催化作用；光催化作用的机理也已经被深入地理解，研究发现数百种主要的有机或无机污染物都可用光催化氧化的方法分解，光催化技术在环境污染物治理、光解水制氢、太阳能电池等领域具有广阔的应用前景[1-2]。

为了与传统TiO2等仅具有紫外光响应的光催化材料相区别，人们称具有可见光响应的光催化材料为新型光催化材料。新型光催化材料开发方法主要集中在以下两个方面：一是对紫外光响应型宽带隙光催化材料的改性使其获得可见光响应；另一方面是通过材料设计的方法设计和开发可见光响应型光催化材料。拓展紫外光响应型半导体的光响应至可见光区的方法主要集中在元素掺杂改性、半导体复合与光敏化等方面。另外，通过材料设计的方法，从晶体结构、能带结构设计出发，采用理论设计与实验相结合的方法也可以获得具有可见光响应的光催化材料[3]。通过笔者自身的总结，以下将此银系化合物、AxByOz光催化剂、Z型光催化体系、半导体复合材料四种目前研究较热的光催化剂从原理、应用等方面加阐明目前新型光催化剂的研究进展。

2 新型光催化材料的研究进展

2.1银系化合物

银的卤化物AgX （X= Cl、Br、I）是重要的光敏材料广泛应用于光催化工艺中。卤就光

催化反应而言，AgX 的能带结构并不合理，AgX价带电位远比O2 /H2O的电势更正，具有很高的光催化氧化活性，但导带电位反而比 H +/H2的电势更正，致使光生电子无法作用于水产生氢，转而与晶格中的Ag+结合形成单质银；另一方面，由于银离子的配位强度较低，加之晶体的某些结构缺陷，导致银从晶格中溶出，形成游离Ag+，加速了银的还原。要使 AgX 稳定地发挥光催化作用，必须设法束缚光生电子或提供合适的电子受体参与完成还原反应。研究表明，将AgX负载到Al2O3、SiO2、TiO2、Fe3O4和WO3 等载体上形成复合光催化剂，能够在