工業(yè)催化原理第五章半導(dǎo)體催化劑第二講

工業(yè)催化原理第五章半導(dǎo)體催化劑第二講本講主要介紹半導(dǎo)體催化劑的基礎(chǔ)概念、性質(zhì)與特點(diǎn)、制備方法、表征技術(shù)、催化機(jī)理以及應(yīng)用與發(fā)展展望。半導(dǎo)體催化劑基礎(chǔ)概念1半導(dǎo)體介電體的一類，具有電導(dǎo)率介于導(dǎo)體與絕緣體之間的特性。2催化劑能夠提高化學(xué)反應(yīng)速率，但本身不參與反應(yīng)的物質(zhì)。3半導(dǎo)體催化劑利用半導(dǎo)體材料的特性，在催化反應(yīng)中起到催化作用的物質(zhì)。半導(dǎo)體催化劑的性質(zhì)與特點(diǎn)光生電荷半導(dǎo)體催化劑可通過光激發(fā)生成電子-空穴對，促進(jìn)催化反應(yīng)。表面缺陷半導(dǎo)體催化劑表面存在缺陷，有助于原子吸附和反應(yīng)活性位點(diǎn)形成。選擇性催化半導(dǎo)體催化劑能夠?qū)崿F(xiàn)特定反應(yīng)路徑和產(chǎn)物選擇性的調(diào)控。半導(dǎo)體催化劑的制備方法溶膠-凝膠法通過溶膠的凝膠化過程制備半導(dǎo)體催化劑?；瘜W(xué)氣相沉積法通過氣相反應(yīng)在基底表面沉積半導(dǎo)體材料。水熱合成法利用高溫高壓條件下，在水介質(zhì)中合成半導(dǎo)體催化劑。半導(dǎo)體催化劑的表征技術(shù)掃描電子顯微鏡(SEM)觀察半導(dǎo)體催化劑表面形貌和微觀結(jié)構(gòu)。透射電子顯微鏡(TEM)分析半導(dǎo)體催化劑的晶體結(jié)構(gòu)和晶格缺陷。X射線光電子能譜(XPS)表征半導(dǎo)體催化劑表面元素組成和化學(xué)狀態(tài)。半導(dǎo)體催化劑的催化機(jī)理1光解反應(yīng)利用光照解離吸附物，產(chǎn)生高活性物種參與反應(yīng)。2載流子傳遞通過半導(dǎo)體催化劑上的載流子傳遞，促進(jìn)催化反應(yīng)的進(jìn)行。3活性位點(diǎn)原子吸附和缺陷位點(diǎn)為催化反應(yīng)提供活性中心。半導(dǎo)體光催化劑1光異質(zhì)結(jié)構(gòu)半導(dǎo)體光催化劑結(jié)合不同材料形成異質(zhì)結(jié)構(gòu)，提高光催化性能。2光吸收能力半導(dǎo)體光催化劑能夠高效吸收可見光和紫外光能量。3環(huán)境治理應(yīng)用于空氣和水的凈化、廢水處理等環(huán)境治理領(lǐng)域。應(yīng)用與發(fā)展展望清潔能源半導(dǎo)體催化劑在水分裂和光催化CO2還原中的應(yīng)用，推動(dòng)清潔能源的開發(fā)。碳化物催化利用半導(dǎo)體催化劑在碳化物水解和合成中的催化作用，實(shí)現(xiàn)資源高效利用。新一代電池半導(dǎo)