光催化分解污染物的研究进展

1、SeminarI光催化分解污染物的研究进展报告人:杨金辉导师：李灿院士/研究员2008-05-27报告内容芜催他安展及姦用枇况12.000WorldEnergyProduction107110751B78117718711881IMSIMS1GJ7IMO1H118K1BC618W2001丨帯心OilSflGasNuclearHydoComb.anew.&wasteGootharnalfsol日wind|未来50年人类面临的10大问题EnergyWaterFoodEnvironmentPovertyTerrorism&WarDiseaseEducationDemocracyPopulation半

2、导体光催化机理光催化文献分布光催化的发展概况1.1972年，q本Fujishima和Honda在Nature上报道在光辐射的TiC)2半导体电极和全属电极组成的电池中，可持续发生水的氧化还原反应产生H?。2.1976年Garey用TiO?光催化剂脱除了多氣联笨中的氣，1977年Frank光催化氧化CNT为0CN?光催化技术在分鮮污染杨的应用研兗开始启动3近十几年来，半导体光催化技术在吟鮮污染杨等方面的应用研克发畏迅速，纳采光催化成为国际上最活跃的研屯领域之一。!008:SCI文献总数26409TiO211485占43%/光催化活性富/化学性质稔走丁凍料来源丰富口只狹收紫外光当前最有潜力的纳米光

3、催化剂3500300025002000150010005000FromISIanalysis光催化降解污染物的应用有机污染物的处理(90)DatafromUSEPA（美国环保局）炷,卤代矩，竣酸，染料，含氮有机物，有机磷杀虫剂，表面活性剂，无机污染物的处理(25)*1-光催化能够解决CM+、H0、Pb2+等重金属子的污染问题2光催化还可分解转化其它无机污染物，如CN、NO2H2SSO2，NOx等光催化降解有机物应用领域环保公路自洁围栏路标路灯隔苜墙曲砖健康搂宇瓷砖玻璃灯具卫生陶瓷抗菌除臭防靈涂料空调健康车辆前灯讚豔爲减废水处理化工厂酒厂垃圾厂废水水厂水塔連水i争化医疗保健杀癌细胞洁牙抗菌器材病

4、房诊室手术室涂装大气净化分解有机物质IJOx农渔产品养殖场温室玻冷冻库防藻鱼网污水浄化抗菌制品翩ST消輻臭有代表性的光催化半导体材料及其能带(NHE)-1.5-1.0-0.5GaAs(n,p)-CdS(n)ZnO(n)WO3(n)SnO.TiO2(n)-1.0AE=1.4eV（動、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.结构”尺寸痺伉丸诰施H8掺杂N,S,B,C,表面修饰：4a鎌料放化口复合材料：如CdS/TiO2,TiO2/SiO2TiO2/SnO2,CdS/LaMnO3,口新矍材料开发；受子占“MMCT._口机理研究形貌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尸无核核水热合成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).掺杂至可见区TiOM1008060Opticalabsorptionspectra%05oueqosq_2AuCdS/TiO2机理Vacuumlevel(eV)全固态Z-scheme,削子矢量传输量子点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双金属组合Ti(IV)-0-Ce(lll)/MCM41降解异丙醇活性54321OUUHstinpod4。rnoE(A):Acetone.Ti/CeO：C021Ti/Ce+:Awt

8、one.CeX:Acetone.TiooCP0525201015time,h固浴体(AgO75Sro.25)(Nbo.75Tio25)03能级结构分析降解甲醛活性CH3CHOC02Potential/eVvs.SHE0100200300400500Akll.,Time(min)AgNbOgsolidSEO3solution展望AfuturisticdisinfectionmethodinvolvesthecombineduseofphotonsandengineerednanostructuresOfparticularinterestarematerialsandsystemsthatuse

9、lowcostvisiblelamplightandsunlighttoachievesufficientlyhighthroughputMoreover,weneedtoimproveourunderstandingofthemechanismsM.A.Shannon,A.M.MayesetalNuture,452,301(2008)参考文献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).主要有机物光催化降解反应网有机物催化剂光源TiO2紫外卤代桂TiO2紫外光解产物co2,h2oHC1,CO2,H2O表面活性剂TiO2TiO2紫外，毎灯co,h2,烷恳醇，酮，酸日光灯CO2,SO32染料含氮有机物TiO2TiO；紫外co2,h2o,无机离子，中间物WCO32,NO32,NH4+,PO43,F有机磷杀虫剂TiO2紫外，太阳光Cl,PO43,co2光催化氧化特点:

13、A设备结构简单，反应条件温和，操作条件容易控制A氧化还原性强，COD去除率高，无二次污染A可利用太阳光ATi()2化学稳定性高、无毒、价廉AgeneralprocessforinsituformationoffunctionalsurfacelayersonceramicsGreenbodyLBulkmaterialLow-molecular-massadditiveExample:M(OR)n,B2O3(M;Ti?Zr,Al)MMiNano-siied；crystaliiparticle1CalcinationiNmno-siied；crystaliiiparticleBleedoutApplicableceramicsystemsTraditionalpowdersystems;Functionalsurfacelayeri仃2ZrO2BNfAI2O3,TINetc.)1CalcinationGradientstructureFineparticlesFilmsPrecursorceramics:Fibrebundles虫谿ComplicatedshapesNature200