光催化分解污染物的研究進(jìn)展

1、SeminarI光催化分解污染物的研究進(jìn)展報(bào)告人:楊金輝導(dǎo)師：李燦院士/研究員2008-05-27報(bào)告內(nèi)容蕪催他安展及姦用枇況12.000WorldEnergyProduction107110751B78117718711881IMSIMS1GJ7IMO1H118K1BC618W2001丨帯心OilSflGasNuclearHydoComb.anew.&wasteGootharnalfsol日wind|未來(lái)50年人類面臨的10大問(wèn)題EnergyWaterFoodEnvironmentPovertyTerrorism&WarDiseaseEducationDemocracyPopulation半

2、導(dǎo)體光催化機(jī)理光催化文獻(xiàn)分布光催化的發(fā)展概況1.1972年，q本Fujishima和Honda在Nature上報(bào)道在光輻射的TiC)2半導(dǎo)體電極和全屬電極組成的電池中，可持續(xù)發(fā)生水的氧化還原反應(yīng)產(chǎn)生H?。2.1976年Garey用TiO?光催化劑脫除了多氣聯(lián)笨中的氣，1977年Frank光催化氧化CNT為0CN?光催化技術(shù)在分鮮污染楊的應(yīng)用研兗開始啟動(dòng)3近十幾年來(lái)，半導(dǎo)體光催化技術(shù)在吟鮮污染楊等方面的應(yīng)用研克發(fā)畏迅速，納采光催化成為國(guó)際上最活躍的研屯領(lǐng)域之一。!008:SCI文獻(xiàn)總數(shù)26409TiO211485占43%/光催化活性富/化學(xué)性質(zhì)稔走丁凍料來(lái)源豐富口只狹收紫外光當(dāng)前最有潛力的納米光

3、催化劑3500300025002000150010005000FromISIanalysis光催化降解污染物的應(yīng)用有機(jī)污染物的處理(90)DatafromUSEPA（美國(guó)環(huán)保局）炷,鹵代矩，竣酸，染料，含氮有機(jī)物，有機(jī)磷殺蟲劑，表面活性劑，無(wú)機(jī)污染物的處理(25)*1-光催化能夠解決CM+、H0、Pb2+等重金屬子的污染問(wèn)題2光催化還可分解轉(zhuǎn)化其它無(wú)機(jī)污染物，如CN、NO2H2SSO2，NOx等光催化降解有機(jī)物應(yīng)用領(lǐng)域環(huán)保公路自潔圍欄路標(biāo)路燈隔苜墻曲磚健康摟宇瓷磚玻璃燈具衛(wèi)生陶瓷抗菌除臭防靈涂料空調(diào)健康車輛前燈讚豔爲(wèi)減廢水處理化工廠酒廠垃圾廠廢水水廠水塔連水i爭(zhēng)化醫(yī)療保健殺癌細(xì)胞潔牙抗菌器材病

4、房診室手術(shù)室涂裝大氣凈化分解有機(jī)物質(zhì)IJOx農(nóng)漁產(chǎn)品養(yǎng)殖場(chǎng)溫室玻冷凍庫(kù)防藻魚網(wǎng)污水浄化抗菌制品翩ST消輻臭有代表性的光催化半導(dǎo)體材料及其能帶(NHE)-1.5-1.0-0.5GaAs(n,p)-CdS(n)ZnO(n)WO3(n)SnO.TiO2(n)-1.0AE=1.4eV（動(dòng)、0+0.5-2.5eVMHi+1.032eV+L0+1.5；32eV+2.03.8eV32eV+2.0+25+30+30+3.5r+4.0I+402H+/H,-CiyiClXlOeV)-03/0,4-0(2.07)F2/2F(287)A.Hagfeldt,M.Gratzel.Chem.Fiev.,95,49(1995

5、).光催化降解污染物的研究GTiO2的活性t形貌.結(jié)構(gòu)”尺寸痺伉丸誥施H8摻雜N,S,B,C,表面修飾：4a鎌料放化口復(fù)合材料：如CdS/TiO2,TiO2/SiO2TiO2/SnO2,CdS/LaMnO3,口新矍材料開發(fā)；受子占“MMCT._口機(jī)理研究形貌TiO27IMm-e30SE!30SEIX16QGG0935SEIi5kuxie.eee0935SEI15kUX10OgiMm22XI1COiMm降解苯酚活性af:1/2414天(衣=0匸1:|更蔚=100%90%80%70%60%50%SolidStructureacdef尸無(wú)核核水熱合成A活性衣可能是中孔反射更多紫外光H.X.Li,Y.

6、ELu,etaL,J.AmChem.Soc.129,8406(2007).摻雜至可見(jiàn)區(qū)TiOM1008060Opticalabsorptionspectra%05oueqosq_2AuCdS/TiO2機(jī)理Vacuumlevel(eV)全固態(tài)Z-scheme,削子矢量傳輸量子點(diǎn)Si乙H.Kang,etal.,J.Am.Chem.Soc.、129,12090(2007).15-WWEOX。15-024601012Reacnoniirre(h二uasoolo-ucl(1/lau-oLKQ1.3-05-COaPhoto-redncti/MethylRedDegradationVisibleUght25

7、0300350400450500豎fimBenzene聞Phenol0.6ora0.02500550600660700750800nin025-|020015010005nooSiQDstunableemissionD.F.WangandJ.H.Ye.J.Am.Chem.Soc.130,2724(2008).R.Nakamura,K.Hashimoto,J.Am.Chem.Soc.,129,9596(2007)MMCT雙金屬組合Ti(IV)-0-Ce(lll)/MCM41降解異丙醇活性54321OUUHstinpod4。rnoE(A):Acetone.Ti/CeO：C021Ti/Ce+:Awt

8、one.CeX:Acetone.TiooCP0525201015time,h固浴體(AgO75Sro.25)(Nbo.75Tio25)03能級(jí)結(jié)構(gòu)分析降解甲醛活性CH3CHOC02Potential/eVvs.SHE0100200300400500Akll.,Time(min)AgNbOgsolidSEO3solution展望AfuturisticdisinfectionmethodinvolvesthecombineduseofphotonsandengineerednanostructuresOfparticularinterestarematerialsandsystemsthatuse

9、lowcostvisiblelamplightandsunlighttoachievesufficientlyhighthroughputMoreover,weneedtoimproveourunderstandingofthemechanismsM.A.Shannon,A.M.MayesetalNuture,452,301(2008)參考文獻(xiàn)FujishimaA,HondaK.Nature,1972,238:37-38CareyJH,LawrenceJ,TosineHM.Bull.Environ.Contam.Toxical,1976,16(6):697-701FrankSN,BardAJ.

10、J.Phys.Chem.1977,81:1484-1486HagfeldtA,GratzelM.Chem.Rev.,1995,95:49-68WaldenM,LaiX,GoodmanDW.Science1998,281:1647-1650Esposti,S.;Dondi,D.;Fagnoni,M.;Albini,A.Angew.Chem.Inter.Ed.2007,46,2531-2534.Fihri,A.;Artero.V.;Razavet,M.;Baffert,C.:Leibl,WFontecave.M.Angew.Chem.Inter.Ed.2008,47,564-567.Chen,X.

11、B.;Burda,C.JAm.Chem.Soa2008,130,5018-+.Dessombz,A.;Chiche,D.;Davidson,P.;Panine,P.;Chaneac,C.;Jolivet,J.P.JAm.Chem.Soa2007,129,5904-5909Elahifard,M.R.;Rahimnejad,S.;Haghighi,S.;Gholami,M.R.JAm.Chem.Soa2007,129,9552-+.ThanforyourkyouattentionsPlasmonicuhotocatalystTiO2/Ag/SiO21.5400500600700800Wavele

12、ngthnmj(a)TiO2/SiO2-20nmTiO2/Ag/SiO2-20nmTiO2/Ag/SiO2-5nm01234TimeminK.AwazuetaL,J.Am.Chem.Soc.130,1676(2008).主要有機(jī)物光催化降解反應(yīng)網(wǎng)有機(jī)物催化劑光源TiO2紫外鹵代桂TiO2紫外光解產(chǎn)物co2,h2oHC1,CO2,H2O表面活性劑TiO2TiO2紫外，毎燈co,h2,烷懇醇，酮，酸日光燈CO2,SO32染料含氮有機(jī)物TiO2TiO；紫外co2,h2o,無(wú)機(jī)離子，中間物WCO32,NO32,NH4+,PO43,F有機(jī)磷殺蟲劑TiO2紫外，太陽(yáng)光Cl,PO43,co2光催化氧化特點(diǎn):

13、A設(shè)備結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，反應(yīng)條件溫和，操作條件容易控制A氧化還原性強(qiáng)，COD去除率高，無(wú)二次污染A可利用太陽(yáng)光ATi()2化學(xué)穩(wěn)定性高、無(wú)毒、價(jià)廉AgeneralprocessforinsituformationoffunctionalsurfacelayersonceramicsGreenbodyLBulkmaterialLow-molecular-massadditiveExample:M(OR)n,B2O3(M;Ti?Zr,Al)MMiNano-siied；crystaliiparticle1CalcinationiNmno-siied；crystaliiiparticleBleedoutApplicableceramicsystemsTraditionalpowdersystems;Functionalsurfacelayeri仃2ZrO2BNfAI2O3,TINetc.)1CalcinationGradientstructureFineparticlesFilmsPrecursorceramics:Fibrebundles蟲谿ComplicatedshapesNature200