光催化材料簡介

1、光催化光催化材料材料Photocatalytic MaterialsPhotocatalytic Materials趙趙 吳吳 方方 田田 孟孟 NPU2014.10.15目錄目錄為什么是光催化材料為什么是光催化材料光催化的機(jī)理光催化的機(jī)理光催化材料光催化材料TiOTiO2 2制備方法制備方法光催化材料的改性光催化材料的改性其他光催化材料其他光催化材料光催化材料的應(yīng)用光催化材料的應(yīng)用為什么是光催化為什么是光催化材料材料能源問題能源問題6%2%17%75%10%24%40%26% CxHy + O2 H2O + CO2 + SO2 + NOx 煤煤石油石油天然氣天然氣其他其他中國中國石石油油天然

2、氣天然氣世界世界煤煤其他其他當(dāng)前的能源結(jié)構(gòu)BP世界能源統(tǒng)計(jì)2007的數(shù)據(jù)表明，全球石油儲(chǔ)量可供生產(chǎn)40年，天然氣和煤炭則分別可以供應(yīng)65年和162年。 環(huán)境環(huán)境問題問題大氣污染全球每年排放全球每年排放SO2 2.9億噸，億噸，NOx約為約為5千萬噸，可千萬噸，可吸入粉塵吸入粉塵酸雨、光化學(xué)煙霧、呼吸道疾病酸雨、光化學(xué)煙霧、呼吸道疾病洛杉磯洛杉磯Photochemical smog Acid rain effectssand storm環(huán)境環(huán)境問題問題霧霾是特定氣候條件與人類活動(dòng)相互作用的結(jié)果。高密度人口的經(jīng)濟(jì)及社會(huì)活動(dòng)必然會(huì)排放大量細(xì)顆粒物（PM 2.5），一旦排放超過大氣循環(huán)能力和承載度，細(xì)

3、顆粒物濃度將持續(xù)積聚，此時(shí)如果受靜穩(wěn)天氣等影響，極易出現(xiàn)大范圍的霧霾。2014年10月11日北京霧霾引起社會(huì)關(guān)注。環(huán)境環(huán)境問題問題全球pm2.5實(shí)時(shí)情況：/map/world/cn/光催化光催化氫能源氫能源 1870年的科幻小說中第一次提及，當(dāng)時(shí)提及的月球旅行、海底旅行、機(jī)器人等現(xiàn)在已經(jīng)實(shí)現(xiàn)，水產(chǎn)生氫能源在20世紀(jì)成為現(xiàn)實(shí)；特征：取之不盡；綠色清潔；便于儲(chǔ)存；使用方便，即可作為汽車燃料，也可通過燃料電池直接轉(zhuǎn)化為電能。 ，半導(dǎo)體半導(dǎo)體光催化光催化是有希望的技術(shù)，可以大量的應(yīng)用于環(huán)境保護(hù)，例如，空氣凈化，有毒廢水處理，水的凈化等。解決方案解決方案光催化光催化 光催化

4、劑（一般為半導(dǎo)體材料）在光(可見光或者紫外光)的照射下，通過把，使化合物（有機(jī)物、無機(jī)物）被降解的過程稱為光催化。 什么是光催化什么是光催化從光合作用這種最簡單的光催化反應(yīng)，總結(jié)下一個(gè)光催化反應(yīng)發(fā)生的三個(gè)從光合作用這種最簡單的光催化反應(yīng)，總結(jié)下一個(gè)光催化反應(yīng)發(fā)生的三個(gè)基本條件：基本條件：v 葉綠素葉綠素-光催化劑光催化劑v 光光-特定波長范圍特定波長范圍(400-600nm(400-600nm之間最佳之間最佳) )，非所有光都可以，非所有光都可以v 反應(yīng)物反應(yīng)物-二氧化碳和水二氧化碳和水光催化劑-一般為半導(dǎo)體材料光-特定波長范圍，非所有光都可以反應(yīng)物-空氣中的有機(jī)物或溶液中的有機(jī)污染物或水光催

5、化反應(yīng)的三個(gè)基本條件：光催化反應(yīng)的三個(gè)基本條件：什么是光催化什么是光催化 1972年，F(xiàn)ujishima （藤島）在N-型半導(dǎo)體TiO2電極上發(fā)現(xiàn)了水的光催化分解作用，從而開辟了半導(dǎo)體光催化這一新的領(lǐng)域。 1977年，Yokota （橫田）T等發(fā)現(xiàn)了光照條件下，TiO2對(duì)環(huán)丙烯環(huán)氧化具有光催化活性，從而拓寬了光催化反應(yīng)的應(yīng)用范圍，為有機(jī)物的氧化反應(yīng)提供了一條新思路。 近年來，光催化技術(shù)在環(huán)保、衛(wèi)生保健、自潔凈等方面的應(yīng)用研究發(fā)展迅速，半導(dǎo)體光催化成為國際上最活躍的研究領(lǐng)域之一。光催化技術(shù)的發(fā)展歷史 當(dāng)光能等于或超過半導(dǎo)體材料的帶隙能量時(shí)，電子從價(jià)帶(VB)激發(fā)到導(dǎo)帶(CB)形成光致電子-空穴。

6、價(jià)帶空穴是強(qiáng)氧化劑，而導(dǎo)帶電子是強(qiáng)還原劑?？昭ㄅcH2O或OH-結(jié)合產(chǎn)生化學(xué)性質(zhì)極為活潑的羥基自由基（ HO . ）電子與O2結(jié)合也會(huì)產(chǎn)生化學(xué)性質(zhì)極為活潑的超氧離子自由基等(.O2-, HO . 等)空穴，自由基都有很強(qiáng)的氧化性，能將有機(jī)物直接氧化為CO2, H2OA: 半導(dǎo)體吸收光，產(chǎn)生電子和空穴的過程半導(dǎo)體吸收光，產(chǎn)生電子和空穴的過程B: 電子和空穴表面復(fù)合過程電子和空穴表面復(fù)合過程C: 電子和空穴體內(nèi)復(fù)合過程電子和空穴體內(nèi)復(fù)合過程D: 還原過程還原過程E: 氧化過程氧化過程光催化的機(jī)理光催化的機(jī)理v 可以想象一下，在分子的周圍，形成了大量的光致電子和光致空穴，在光的照射下，他們不斷產(chǎn)生，又

7、不斷復(fù)合，但是從宏觀的角度看，在某一時(shí)刻，總是有大量的來不及復(fù)合的電子和空穴的存在，他們不斷的尋找自己的獵物。v 作為光致電子來說，他們的獵物是電子受體，這樣光致電子就可以還原這個(gè)電子受體；v 而光致空穴遷移到表面后的獵物時(shí)哪些能夠提供電子的物質(zhì)，從而將這些物質(zhì)氧化。v 在過程中生成的羥基自由基和超氧離子自由基等，這些自由基的氧化能力特別強(qiáng)，強(qiáng)化對(duì)污染物的氧化還原反應(yīng)。v 光照時(shí)光子被半導(dǎo)體吸收，這是一個(gè)貯能過程 。半導(dǎo)體多相光催化研究的主要內(nèi)容是利用半導(dǎo)體材料的光敏性將太陽能或其他形式的光能，通過光催化反應(yīng)轉(zhuǎn)換為化學(xué)能（如光解水制氫、光催化合成等分子儲(chǔ)能過程）或加速某種化學(xué)反應(yīng)（如污染物的光

8、催化降解）的定向進(jìn)行。 光催化的機(jī)理光催化的機(jī)理-1.00.01.02.03.0SrTiO3TiO2SnO23.2eV3.23.8WO32.8Ta2O5ZrO2Nb2O5H+/H2 (E=0 eV)4.65.0ZnOZnSSiC3.0Evs.SHE(pH=0)/eVCdSO2/H2O (E=1.23eV)2.4穩(wěn)定、廉穩(wěn)定、廉價(jià)、無毒價(jià)、無毒14L絕大部分絕大部分只能吸只能吸收收不到不到5的太的太陽光陽光(紫外部分紫外部分)!常見半導(dǎo)體材料的能帶結(jié)構(gòu)常見半導(dǎo)體材料的能帶結(jié)構(gòu)常見的光催化材料 photocatalyst Ebg（eV） photocatalyst Ebg（eV）

9、Si 1.1ZnO 3.2TiO2（Rutile) 3.0TiO2(Anatase) 3.2WO3 2.7CdS 2.4ZnS 3.7SnO2 3.8SiC 3.0CdSe 1.7Fe2O3 2.2-Fe2O3 3.1ZnO在水中不穩(wěn)定，會(huì)在粒子表面生成Zn(OH)2鐵的氧化物會(huì)發(fā)生陰極光腐蝕金屬硫化物在水溶液中不穩(wěn)定，會(huì)發(fā)生陽極光腐蝕，且有毒！+3.0+2.0+1.00.0-1.0Band gapH+H2H2OO2H+/H2O2/H2Oh+ h+ h+ h+ h+e- e- e- e- e- V/NHEWater reductionWater oxidationhvValence bandC

10、onduction band H2O H2 + 1/2O2 G0 = 238 kJ/mol (E = - Go/nF = -1.23 eV) Charge separation/recombination Separation of reduction and oxidation Control of reverse reaction半導(dǎo)體光催化制氫原理半導(dǎo)體光催化制氫原理 高穩(wěn)定性、價(jià)廉； 半導(dǎo)體的禁帶寬度Eg要大于水的分解電壓； 能帶位置要與氫和氧的反應(yīng)電勢相匹配：導(dǎo)帶位置要負(fù)于氫電極的反應(yīng)電勢(EH+/H2c)，使光電子的能量滿足析氫反應(yīng)要求。價(jià)帶位置應(yīng)正于氧電極的反應(yīng)電勢(Vb +a)

11、，使光生空穴能夠有效地氧化水。 高效吸收太陽光譜中大多數(shù)的光子。光子的能量還必須大于半導(dǎo)體禁帶寬度Eg：若Eg3V，則入射光波長應(yīng)小于400 nm，只占太陽光譜很小一部分。為實(shí)現(xiàn)太陽光直接驅(qū)動(dòng)水的劈裂，要求光催化材料具有：為實(shí)現(xiàn)太陽光直接驅(qū)動(dòng)水的劈裂，要求光催化材料具有：半導(dǎo)體光催化制氫條件半導(dǎo)體光催化制氫條件v 常用的光催化半導(dǎo)體納米粒子有常用的光催化半導(dǎo)體納米粒子有TiO2(銳鐵礦相銳鐵礦相)、Fe2O3、CdS、ZnS、PbS、PbSe、ZnFe2O4等。主要用處：將這等。主要用處：將這類材料做成空心小球，浮在含有有機(jī)物的廢水表面上，類材料做成空心小球，浮在含有有機(jī)物的廢水表面上，利太陽

12、光可進(jìn)行有機(jī)物的降解。利太陽光可進(jìn)行有機(jī)物的降解。v 應(yīng)用領(lǐng)域：廢水處理、汽車尾氣處理、應(yīng)用領(lǐng)域：廢水處理、汽車尾氣處理、降解空氣中的有降解空氣中的有害有機(jī)物、有機(jī)磷農(nóng)藥等害有機(jī)物、有機(jī)磷農(nóng)藥等TiO2TiO2光催化劑的優(yōu)點(diǎn)光催化劑的優(yōu)點(diǎn)1.水中所含多種有機(jī)污染物可被完全降解成CO2，H2O等，無機(jī)污染物被氧化或還原為無害物 2.不需要另外的電子受體3.具有廉價(jià)無毒，穩(wěn)定及可重復(fù)利用等優(yōu)點(diǎn)4.可以利用太陽能作為光源激活光催化劑5.結(jié)構(gòu)簡單，操作容易控制，氧化能力強(qiáng)，無二次污染納米納米TiO2TiO2是當(dāng)前最有應(yīng)用潛力的光催化劑是當(dāng)前最有應(yīng)用潛力的光催化劑v固相法固相法v 氧化還原法v 熱分解方

13、法v 高能球磨法:v 工藝簡單,但制得的粉體形狀不規(guī)則,顆粒尺寸分布寬,均勻性差。Company Logo光催化材料光催化材料TiO2TiO2制備方法制備方法v液相法液相法光催化材料光催化材料TiO2TiO2制備方法制備方法v氣相法氣相法v 物理氣相沉積法物理氣相沉積法v 物理氣相沉積法（PVD）是利用電弧、高頻或等離子體等高穩(wěn)熱源將原料加熱，使之氣化或形成等離子體，然后驟冷使之凝聚成納米粒子。v 其中以真空蒸發(fā)法最為常用。粒子的粒徑大小及分布可以通過改變氣體壓力和加熱溫度進(jìn)行控制。,該法制備的薄膜質(zhì)量高、密度大、結(jié)合性能好、強(qiáng)度大,而且生產(chǎn)重復(fù)性好,適于大面積沉積成膜,便于連續(xù)和半連續(xù)生產(chǎn),

14、缺點(diǎn)是薄膜活性較低。v 化學(xué)氣相沉積法化學(xué)氣相沉積法v 化學(xué)氣相沉積法（CVD）利用揮發(fā)性金屬化合物的蒸氣通過化學(xué)反應(yīng)生成所需化合物，該法制備的納米TiO2粒度細(xì)，化學(xué)活性高，粒子呈球形，單分散性好，可見光透過性好，吸收屏蔽紫外線能力強(qiáng)。v 該過程易于放大，實(shí)現(xiàn)連續(xù)化生產(chǎn)，但一次性投資大，同時(shí)需要解決粉體的收集和存放問題.光催化材料光催化材料TiO2TiO2制備方法制備方法v納米納米TiO2光催化劑的負(fù)載光催化劑的負(fù)載v 由于粉體的納米由于粉體的納米TiO2過程中存在著使過程中存在著使用和回收不便的問題，在實(shí)際的應(yīng)用中用和回收不便的問題，在實(shí)際的應(yīng)用中很難利用，因此需要對(duì)很難利用，因此需要對(duì)T

15、iO2進(jìn)行負(fù)載，進(jìn)行負(fù)載，以便在實(shí)際中得到很好的應(yīng)用。以便在實(shí)際中得到很好的應(yīng)用。 研究研究人員采用浸漬法、層層組裝的方法對(duì)納人員采用浸漬法、層層組裝的方法對(duì)納米米TiO2進(jìn)行了負(fù)載，分別在石棉繩、進(jìn)行了負(fù)載，分別在石棉繩、玻璃纖維、沸石、分子篩上進(jìn)行了負(fù)載，玻璃纖維、沸石、分子篩上進(jìn)行了負(fù)載，得到了較好的結(jié)果。得到了較好的結(jié)果。光催化材料光催化材料TiOTiO2 2制備方法制備方法石棉繩 沸石分子篩100 干燥納米TiO2溶膠浸泡2h,除乙醇灼燒,600 8h負(fù)載型納 米TiO2催化性能 測定24h浸漬法（載體為石棉繩、沸石、分子篩）浸漬法（載體為石棉繩、沸石、分子篩）光催化光催化 目前的目

16、前的TiO2光催化劑存在兩個(gè)問題光催化劑存在兩個(gè)問題： 量子效率低量子效率低 只能吸收紫外光,太陽能利用率低太陽能利用率低解決方法：解決方法：貴金屬沉積貴金屬沉積復(fù)合半導(dǎo)體復(fù)合半導(dǎo)體離子摻雜修飾離子摻雜修飾有機(jī)染料光敏化有機(jī)染料光敏化光催化材料的改性光催化材料的改性貴金屬沉積貴金屬沉積沉積沉積Ag后的后的TiO2光催化性能光催化性能金屬離子可捕獲導(dǎo)帶中的電子，抑制電子和空穴的復(fù)合，但是摻雜濃度過高，金屬離子可能成為電子空穴復(fù)合中心。金屬離子的摻雜濃度對(duì)TiO2光催化效果的影響通常呈現(xiàn)拋物線關(guān)系。復(fù)合半導(dǎo)體復(fù)合半導(dǎo)體 半導(dǎo)體復(fù)合的目的在于促進(jìn)體系光生空穴和電子的分離，半導(dǎo)體復(fù)合的目的在于促進(jìn)體系

17、光生空穴和電子的分離，以抑制它們的復(fù)合，本質(zhì)上可以看成是以抑制它們的復(fù)合，本質(zhì)上可以看成是一種顆粒對(duì)另一種一種顆粒對(duì)另一種顆粒顆粒的修飾，其修飾方法包括簡單的組合，摻雜，多層結(jié)的修飾，其修飾方法包括簡單的組合，摻雜，多層結(jié)構(gòu)和異相組合，插層復(fù)合等。構(gòu)和異相組合，插層復(fù)合等。 當(dāng)不同半導(dǎo)體的導(dǎo)帶和價(jià)當(dāng)不同半導(dǎo)體的導(dǎo)帶和價(jià)帶分別相連時(shí)，若窄禁帶帶分別相連時(shí)，若窄禁帶半導(dǎo)體的導(dǎo)帶具有比半導(dǎo)體的導(dǎo)帶具有比TiO2TiO2更低的電勢時(shí)，則在可見更低的電勢時(shí)，則在可見光激發(fā)時(shí)，光激發(fā)時(shí)，光生電子向能光生電子向能級(jí)更正的導(dǎo)帶遷移級(jí)更正的導(dǎo)帶遷移，而，而光光生空穴遷向能級(jí)更負(fù)的價(jià)生空穴遷向能級(jí)更負(fù)的價(jià)帶帶，從

18、而實(shí)現(xiàn)光生電子和，從而實(shí)現(xiàn)光生電子和空穴的空穴的分離。分離。Company Logo離子摻雜修飾離子摻雜修飾 摻雜離子提高摻雜離子提高TiO2光催化效率的機(jī)制可以概括為以下幾個(gè)方面：光催化效率的機(jī)制可以概括為以下幾個(gè)方面：1.摻雜可以形成捕獲中心，價(jià)態(tài)高于Ti4+的金屬離子捕獲電子，低于Ti4+的金屬離子捕獲空穴，抑制電子-空穴復(fù)合2.摻雜可以形成摻雜能級(jí)，使能量較小的光子能激發(fā)摻雜能級(jí)上捕獲的電子和空穴，提高光子利用率3.摻雜可以導(dǎo)致載流子擴(kuò)散長度增大，從而延長了電子和空穴壽命，抑制復(fù)合4.摻雜可以形成晶格缺陷，有利于形成更多的Ti3+氧化中心金屬離子摻雜金屬離子摻雜非金屬金屬離子摻雜非金屬

19、金屬離子摻雜Fe3+、Co2+、Cr3+ 碳、氮、硫及鹵素碳、氮、硫及鹵素 有機(jī)染料光敏化有機(jī)染料光敏化有機(jī)染料對(duì)TiO2 的光敏化可以使光催化劑吸收的光波波長紅移至可見光范圍。染料分子吸收太陽光，電子從基態(tài)躍遷至激發(fā)態(tài)，只要活性物質(zhì)激發(fā)態(tài)電勢低于半導(dǎo)體的導(dǎo)帶電勢，光生電子就有可能輸送到半導(dǎo)體的導(dǎo)帶上，而空穴則留在染料分子中，有效的抑制了電子與空穴的復(fù)合，這些光敏化物質(zhì)在可見光下有較大的激發(fā)因子，使光催化反應(yīng)延伸到可見光范圍。常用的光敏化物質(zhì)有勞氏紫、酞菁、玫瑰紅、曙紅等。OCOONaBrONO2BrOONaOCOONaOCOONaIOIINaOIOCOOHN+(CH2CH3)2Cl-(H3C

20、H2C)2Neosine bluishuraninerose bengalClClClClO2NNaOrhdamine BOCOONaIOIINaOIerythrosinev金屬氧化物v ZnO、WO、Fe2O3、SnO2、Bi2O3 等金屬氧化物都具有明顯的光催化作用。Wang Cun 等人研究了納米ZnO/ SnO2 復(fù)合光催化劑，發(fā)現(xiàn)當(dāng)ZnO/ SnO2 按2:1 比率復(fù)合時(shí)，有很高的光催化效率。并深入研究了納米ZnO/ SnO2 復(fù)合光催化劑影響因素和ZnO/SnO2 的催化反應(yīng)機(jī)理。vII-IV 族半導(dǎo)體v 此類半導(dǎo)體的代表是ZnS、CdS、CdSe。單純的這些半導(dǎo)體材料的光催化性能

21、不高，主要是和其他的光催化劑如TiO2、SnO2、ZnO 等進(jìn)行復(fù)合，得到性能更好的復(fù)合半導(dǎo)體光催化劑。v鈣鈦礦型復(fù)合氧化物（ABO3）v 鈣鈦礦型復(fù)合氧化物（ABO3）具有獨(dú)特的電磁性質(zhì)和氧化還原催化活性，其中稀土離子占據(jù)A 位，過渡金屬離子占據(jù)B 位。它的光催化降解性是近年來研究的熱門課題其他光催化其他光催化材料材料vBi-Ti-O 系新型光催化材料v 鈦酸鉍Bi4Ti3O12 是典型的鐵電材料，在壓電、光存儲(chǔ)和電光器件上有著廣泛的應(yīng)用。研究人員在研究Bi 摻雜改性TiO2 時(shí)發(fā)現(xiàn)，鈦酸鉍具有較高的光催化性能，是一種很有前途的新型光催化材料。其他光催化其他光催化材料材料v 具有軟鉍礦結(jié)構(gòu)的

22、一系列新型光催化劑，在紫外光照射下，它們?cè)诖呋趸袡C(jī)污染物方面表現(xiàn)出了優(yōu)異的性能。軟鉍礦結(jié)構(gòu)材料的結(jié)構(gòu)通式為Bi12MO20-X，其中M 可以是金屬Pb、Ni、Al、Ti、Fe 等元素，這類結(jié)構(gòu)材料屬于體心立方的I23 空間群，總體結(jié)構(gòu)為7 個(gè)氧原子和Bi 原子排列組成的多面體結(jié)構(gòu)，它和其他的Bi-O 多面體和MO4 四面體共角。這樣的結(jié)構(gòu)，提高了它的光催化活性。其他光催化其他光催化材料材料其他光催化材料其他光催化材料v石墨烯基復(fù)合材料石墨烯基復(fù)合材料v 石墨烯（Graphene）的特殊結(jié)構(gòu)蘊(yùn)含了豐富而新奇的物理現(xiàn)象，它具有高導(dǎo)電率，優(yōu)良的電子遷移速率，更大的比表面積等特性。因此，石墨烯一直

23、被視為能夠合成功能性復(fù)合材料的重要材料之一。近年來，基于石墨烯或者氧化石墨烯（Graphene Oxide，GO）與半導(dǎo)體納米材料結(jié)合而成的復(fù)合光催化劑因其在環(huán)境保護(hù)以及能源應(yīng)用等方面具有優(yōu)異的表現(xiàn)而引起越來越多的重視。v 目前主要的石墨烯基復(fù)合材料主要有TiO2/石墨烯基復(fù)合材料,CdS/石墨烯基復(fù)合材料,ZnO /石墨烯基復(fù)合材料等都具有較好的光催化效果。v石墨烯基復(fù)合材料石墨烯基復(fù)合材料v 石墨烯是良好的電子導(dǎo)體石墨烯是良好的電子導(dǎo)體其他光催化其他光催化材料材料J. Phys. Chem. C 2012, 116, 8111.石墨烯/ZnO復(fù)合材料光催化降解染料其他光催化其他光催化材料材

24、料以CdS/石墨烯基復(fù)合材料制備為例：（1）以天然的石墨為原料采用Hummers和Hoffman法將其氧化制備得到氧化石墨，后經(jīng)過超聲清洗儀的超聲剝離的得到氧化石墨烯的薄片。經(jīng)超聲剝離的氧化石墨烯薄片經(jīng)過超聲及化學(xué)還原法制備得到石墨烯薄片。 （2）通過一鍋法原位合成出石墨烯在復(fù)合材料中有不同摻雜比例的石墨烯/CdS納米薄片復(fù)合材料，運(yùn)用X射線衍射圖譜(XRD)、透射電鏡(TEM)等表征手段對(duì)制備的樣品的晶體結(jié)構(gòu)和形態(tài)進(jìn)行了表征。并借助光化學(xué)反應(yīng)儀研究了其對(duì)亞甲基藍(lán)溶液的脫色性能。結(jié)果表明：CdS納米顆粒均勻的分布在石墨烯的表面，粒徑大約為90nm左右。石墨烯/CdS在可見光照射下對(duì)亞甲基藍(lán)溶液

25、有良好的脫色效果。當(dāng)光照時(shí)間達(dá)到60min，對(duì)亞甲基藍(lán)溶液降解效率達(dá)到最大，為91%。其他光催化材料其他光催化材料v 截止到現(xiàn)在，大多數(shù)石墨烯基納米復(fù)合材料能夠提高光催化劑的光化學(xué)性能的原因在于石墨烯具備超強(qiáng)的電子傳導(dǎo)能力，或者說石墨烯扮演一個(gè)電子存儲(chǔ)器和傳導(dǎo)器的角色，光生電子和空穴的再復(fù)合同時(shí)被抑制。光催化材料的應(yīng)用光催化材料的應(yīng)用TiO2TiO2光催化材料獨(dú)特的光學(xué)性能及其電性能，使其在催化劑領(lǐng)域、抗紫外線吸收劑、光催化材料獨(dú)特的光學(xué)性能及其電性能，使其在催化劑領(lǐng)域、抗紫外線吸收劑、氣敏傳感器件等眾多領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景，在光電池方面也顯示出巨大的應(yīng)用潛氣敏傳感器件等眾多領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)

26、用前景，在光電池方面也顯示出巨大的應(yīng)用潛力。其獨(dú)特的超親水性和斥水性也使其在日常生活及國防工業(yè)中有獨(dú)特的應(yīng)用力。其獨(dú)特的超親水性和斥水性也使其在日常生活及國防工業(yè)中有獨(dú)特的應(yīng)用。環(huán)保方面的應(yīng)用環(huán)保方面的應(yīng)用有機(jī)物有機(jī)物催化劑催化劑 光源光源 光解產(chǎn)物光解產(chǎn)物烴TiO2紫外CO2，H2O鹵代烴TiO2紫外HCl，CO2，H2O羧酸TiO2紫外，氙燈CO，H2，烷烴，醇，酮酸表面活性劑TiO2日光燈CO2，SO32-染料TiO2紫外CO2，H2O，無機(jī)離子，中間物含氮有機(jī)物TiO2紫外CO32-，NO3-，NH4+，PO43-，F(xiàn)-等有機(jī)磷殺蟲劑TiO2紫外，太陽光Cr，PO43-，CO2v 無機(jī)

27、污染物的光催化氧化還原無機(jī)污染物的光催化氧化還原v光催化能夠解決Cr6+、Hg2+、Pd2+等重金屬離子的污染,還可分解轉(zhuǎn)化其它無機(jī)污染物，如CN-、NO2-、H2S、SO2、NOx等v 有機(jī)化合物的光催化降解有機(jī)化合物的光催化降解光催化材料的應(yīng)用光催化材料的應(yīng)用v 滅殺細(xì)菌和病毒滅殺細(xì)菌和病毒v 可以用于生活用水的的殺菌消毒；負(fù)載TiO2 光催化劑的玻璃、陶瓷等是醫(yī)院、賓館、家庭等各種衛(wèi)生設(shè)施抗菌除臭的理想材料。v 使某些癌細(xì)胞失活使某些癌細(xì)胞失活v TiO2表面修飾血卟啉（Hp，hematioporphyrin），通過有選擇地局部或局域注射微粒到瘤內(nèi)，隨后用光導(dǎo)纖維傳導(dǎo)紫外光集中照射瘤組織

28、體，光激發(fā)TiO2顆粒表面生成強(qiáng)活性的反應(yīng)氧類（OH和H2O2）直接滲透進(jìn)入瘤組織體，而殺死瘤組織體內(nèi)的惡性細(xì)胞。衛(wèi)生保健方面的應(yīng)用衛(wèi)生保健方面的應(yīng)用Fujishaima 等設(shè)計(jì)的癌細(xì)胞光催化殺滅治療裝置防結(jié)霧和自清潔涂層方面的應(yīng)用防結(jié)霧和自清潔涂層方面的應(yīng)用v 在紫外光照射下，水在紫外光照射下，水在氧化鈦薄膜上完全浸在氧化鈦薄膜上完全浸潤。因此，在浴室鏡面、潤。因此，在浴室鏡面、汽車玻璃及后視鏡等表汽車玻璃及后視鏡等表面涂覆一層氧化鈦可以面涂覆一層氧化鈦可以起到防結(jié)霧的作用。起到防結(jié)霧的作用。v 在窗玻璃、建筑物的外墻磚、高速公路的護(hù)欄、路燈等表在窗玻璃、建筑物的外墻磚、高速公路的護(hù)欄、路燈等表面涂覆一層氧化鈦薄膜，利用氧化鈦在太陽光照射下產(chǎn)生面涂覆一層氧化鈦薄膜，利用氧化鈦在太陽光照射下產(chǎn)生的的強(qiáng)氧化能力和超親水性，可以實(shí)現(xiàn)