光催化分解污染物的研究進展

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

2、導體光催化機理光催化文獻分布光催化的發(fā)展概況1.1972年，q本Fujishima和Honda在Nature上報道在光輻射的TiC)2半導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?光催化技術在分鮮污染楊的應用研兗開始啟動3近十幾年來，半導體光催化技術在吟鮮污染楊等方面的應用研克發(fā)畏迅速，納采光催化成為國際上最活躍的研屯領域之一。!008:SCI文獻總數(shù)26409TiO211485占43%/光催化活性富/化學性質(zhì)稔走丁凍料來源豐富口只狹收紫外光當前最有潛力的納米光

3、催化劑3500300025002000150010005000FromISIanalysis光催化降解污染物的應用有機污染物的處理(90)DatafromUSEPA（美國環(huán)保局）炷,鹵代矩，竣酸，染料，含氮有機物，有機磷殺蟲劑，表面活性劑，無機污染物的處理(25)*1-光催化能夠解決CM+、H0、Pb2+等重金屬子的污染問題2光催化還可分解轉(zhuǎn)化其它無機污染物，如CN、NO2H2SSO2，NOx等光催化降解有機物應用領域環(huán)保公路自潔圍欄路標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減廢水處理化工廠酒廠垃圾廠廢水水廠水塔連水i爭化醫(yī)療保健殺癌細胞潔牙抗菌器材病

4、房診室手術室涂裝大氣凈化分解有機物質(zhì)IJOx農(nóng)漁產(chǎn)品養(yǎng)殖場溫室玻冷凍庫防藻魚網(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、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).摻雜至可見區(qū)TiOM1008060Opticalabsorptionspectra%05oueqosq_2AuCdS/TiO2機理Vacuumlevel(eV)全固態(tài)Z-scheme,削子矢量傳輸量子點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).主要有機物光催化降解反應網(wǎng)有機物催化劑光源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染料含氮有機物TiO2TiO；紫外co2,h2o,無機離子，中間物WCO32,NO32,NH4+,PO43,F有機磷殺蟲劑TiO2紫外，太陽光Cl,PO43,co2光催化氧化特點:

13、A設備結(jié)構(gòu)簡單，反應條件溫和，操作條件容易控制A氧化還原性強，COD去除率高，無二次污染A可利用太陽光ATi()2化學穩(wěn)定性高、無毒、價廉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