1 / 25

光催化基础与应用研究

光催化基础与应用研究. 封面. 李朝晖 福州大学光催化研究所 2010.10. 还原. h +. 氧化. e -. h +. e -. h +. h γ. 导带. 氧化还原性. e -. Eg. 光催化剂. 价带. 光催化 分解水制氢； ● 光催化还原 CO 2 ● 光催化分解有机污染物； ● 光催化合成有机物. ●. 环境. 光电. 催化. 光催化. 半导体. 材料.

palma
Download Presentation

光催化基础与应用研究

An Image/Link below is provided (as is) to download presentation Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author. Content is provided to you AS IS for your information and personal use only. Download presentation by click this link. While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server. During download, if you can't get a presentation, the file might be deleted by the publisher.

E N D

Presentation Transcript

  1. 光催化基础与应用研究 封面 李朝晖福州大学光催化研究所 2010.10

  2. 还原 h+ 氧化 e- h+ e- h+ hγ 导带 氧化还原性 e- Eg 光催化剂 价带 光催化分解水制氢； ● 光催化还原CO2 ●光催化分解有机污染物； ●光催化合成有机物 ●

  3. 环境 光电 催化 光催化 半导体 材料 光催化由于在环境保护和洁净能源等方面具有重大应用背景，而环境和能源是二十一世纪人类面临和亟待解决的重大问题，因此光催化已经成为近年来国内外最活跃的研究领域之一。

  4. 全国光催化会议论文和人数变化情况

  5. 其它7％ 净化器28％ 室外装修40％ 生活用品4％ 道路交通3％ 室内装修17％ 日本光催化市场发展实例[1] 产值： 1999年，产值200亿日元； 2004年，产值550亿日元； 2008，600亿日元。 04年前年均增加22.4%。 产品分类： 室外阳光强烈效果好 [1]由日本光催化工业协会提供，统计59家相关公司，2006，中国光催化标准制定会议，北京。

  6. 光催化面临的主要问题 • 缺乏具有高量子效率、可见光响应的光催化剂 • 光催化机理尚未十分明确 • 应用与工程化的研究相对较少 高量子效率、 可见光响应 的光催化剂 核心问题

  7. 工程化研究 应用基础 研究 基础 研究 应用技术研究 光催化中前沿性重大科学与技术问题 促进

  8. 一、新型光催化剂 1. 窄带半导体敏化 TiO2光催化剂 MVO4/TiO2(M = In, La and Bi); PZT/TiO2; PS/TiO2等 2. 宽带隙氧化物和氢氧化物 Ga2O3; In(OH)3; Sr2Sb2O7; Zn2GeO4; ZnGa2O4; InOOH等 3. 硫族化合物光催化剂 ZnIn2S4 microspheres; Sb2S3 nanorods等 4. 固溶体型光催化剂 M/In(OH)ySz; ZnxCd1-xS等 5. 有机聚合物光催化剂 g(C3N4); mesoporous g(C3N4)等

  9. InVO4-TiO2 TiO2-xNx, InVO4, TiO2 InVO4/SiO2 1、窄带半导体敏化 TiO2光催化剂InVO4/TiO2 采用溶胶－凝胶法制备出了InVO4/TiO2复合光催化剂 InVO4/TiO2复合光催化剂在可见光下对苯的光催化降解显示了很好的活性和稳定性。

  10. 2、宽带隙p区金属氧化物和氢氧化物 Ga2O3, In(OH)3, InOOH, Sr2Sb2O7, ZnGa2O4等宽带隙p区金属半导体对苯系污染物的光催化降解具有优于商品TiO2的活性和稳定性。

  11. 降解苯的不同途径 Route 1The direct hole oxidation The polymerization of benzene in the surface of Catalyst Deactivation Route 2The HO• radicals oxidation Degradation of benzene over p-block semiconductors may proceed preferential via the OH radical route.

  12. 3、硫化物光催化剂 具有窄带隙的硫化物通常被认为是不稳定的，但是某些金属硫化物半导体如ZnIn2S4微球和Sb2S3纳米棒在光催化反应中显示出了一定的稳定性。 可见光下降解MO

  13. 4、固溶体型光催化剂 对半导体实行固溶体化可以有效地调控其能带结构，同时在其结构中引入有利于光生载流子分离的一定程度的畸变与缺陷。因此固溶体是一类有潜力的可见光光催化材料。 在In(OH)3中引入S形成In(OH)ySz固溶体，可成功地把In(OH)3的吸收移到可见光区，所得到的固溶体具有明显的可见光光催化活性。

  14. 5、有机聚合物光催化剂g-C3N4 10 vol% triethanolamine (i) unmodified g-C3N4 and (ii) 3.0 wt% Pt-deposited g-C3N4. 0.01M AgNO3，3.0 wt% RuO2-loaded g-C3N4，pH =8-9 ( La2O3 0.2 g) 石墨化的C3N4在可见光下可有效地分解水制氢气。

  15. Mesoporous g-C3N4 (mpg-C3N4) Mesoporous g-C3N4 (mpg-C3N4) were prepared by silica-templated self-polymerization route 分解水制氢气的活性明显提高。

  16. Fe/g-C3N4 Fe/g-C3N4 can activate H2O2 and degrade organic pollutants Degradation of RhB under visible light （a) H2O2 b) Fe/g-C3N4 c) Fe2O3 /H2O2 (d) Fe/g-C3N4/H2O2 (e) Fe/g-C3N4 /H2O2 /visible light (λ>420 nm).

  17. TiO2 C6H6 (苯） CO2 + H2O Pt/ TiO2 UV +O2 C6H6 (苯） CO2 + H2O Vis +O2 C6H6 (苯） 转化率(18%)和 矿化率(80)大大提高，活性稳定，可用可见光！ Pt/TiO2-xNx CO2 + H2O Vis light +O2+H2 (H2/O2= 0.02) 二、新型光催化体系 在Pt/TiO2和Pt/TiO2-xNx体系中引入微量的氢气，可以极大地提高其对苯的光催化性能。 转化率低(<5%) 矿化率低(<20%) 快速严重失活

  18. H2-O2 O2 Pt 上O2和H2的解离吸附促进了光生载流子的分离以及活波氧自由基的形成。

  19. 申请发明专利21项，其中授权12项，７项实现了成果转化。申请发明专利21项，其中授权12项，７项实现了成果转化。 • 防污闪高压陶瓷和玻璃绝缘子的制备方法，ZL 200510018529.7，已转让。 • 光-磁协同催化技术及其在降解有机污染物上的应用，ZL 03137060.8 。 • 光净化环保型涂料的制备与涂覆技术， ZL 03136596.5，已转让。 • 金属基材表面光催化膜的电泳制备方法，ZL 03102878.0。 • 具有超亲水性能翅片的制作方法及空调换热器，ZL01127890.0，已转让 • 微波光催化空气净化技术，ZL 00119367.8。 • 纳米光催化剂膜的制作方法及果蔬、花卉保鲜器，ZL 01129896.0，已转让。 • 固体超强酸光催化剂，ZL 98115808.0，已转让。 • 高效消除空气或水中环境污染物的复合光催化反应系统，ZL 200510018500.9，已转让。 • 复合灭菌涂料的制备方法，ZL 200610018270.0。 • 在H2-O2气氛下的高效光催化反应方法，ZL 200510018499.X。 • 具有蜂巢结构的光-热耦合空气净化器，ZL 200310114008.2，应用实施。

  20. 三明钢厂附近带电挂网试验 停电后纽约的交通混乱局面 普通电瓷与光催化电瓷表面洁净度对比 保障电网安全方面研究 自清洁、均布电荷和抗静电吸尘功能 开发出了保障高压输变电网线路安全运行的光催化防污闪高压绝缘子

  21. 空气净化样机结构设计和性能评价 连续流动反应器示意图 装置流程设计图 太阳光净化样机示意图 苯废气模拟发生装置

  22. 初评试验结果

  23. 石化工业废水污染光催化净化样机和评价 净化流程示意图 废水处理中样机照片

  24. 处理前后的水样颜色变化 评价试验结果 ◎催化剂 ◎催化剂的负载量 ◎反应装置

  25. 封底 谢 谢

More Related