二氧化钛的光催化过程机理

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1、石墨烯二氧化钛复合光催化剂的制备方法本发明涉及一种石墨烯二氧化钛复合光催化剂的制备方法，步骤如下：将氧化石墨溶于有机溶剂，超声处理得到氧化石墨烯分散液；在氧化石墨烯分散液中加入钛盐前驱体，搅拌均匀；将混合好的分散液转移至水热反应釜，下反应小时；将反应所得到产物分别用无水乙醇与去离子水清洗，真空下干燥小时得到石墨烯二氧化钛复合光催化剂。本发明的优点在于原料普通易得，成本低廉，制备过程简单安全，所得产物中，颗粒能均匀分散于石墨烯表面，两者间有较强的作用力，既避免了自身粒子的团聚，也有效防止了石墨烯片层的重堆积。结构上的优势使其具有优良的光催化活性，在环境保护与太阳能电池领域中都有潜在的应用价值。所

2、 谓 光 催 化 反 应光 化 学 及 光 催 化 氧 化 法 是 目 前 研 究 较 多 的 一 项 高 级 氧 化 技 术 。 所 谓 光 催 化 反 应 ， 就 是 在光 的 作 用 下 进 行 的 化 学 反 应 。 光 化 学 反 应 需 要 分 子 吸 收 特 定 波 长 的 电 磁 辐 射 ， 受 激 产 生分 子 激 发 态 ， 然 后 会 发 生 化 学 反 应 生 成 新 的 物 质 ， 或 者 变 成 引 发 热 反 应 的 中 间 化 学 产 物 。光 化 学 反 应 的 活 化 能 来 源 于 光 子 的 能 量 ， 在 太 阳 能 的 利 用 中 光 电 转 化 以

3、 及 光 化 学 转 化 一直 是 十 分 活 跃 的 研 究 领 域 。 光 催 化 氧 化 技 术 利 用 光 激 发 氧 化 将 O2、 H2O2 等 氧 化 剂 与 光 辐 射 相 结 合 。 所 用 光主 要 为 紫 外 光 ， 包 括 uv-H2O2、 uv-O2 等 工 艺 ， 可 以 用 于 处 理 污 水 中CHCl3、 CCl4、 多 氯 联 苯 等 难 降 解 物 质 。 另 外 ， 在 有 紫 外 光 的 Feton 体 系 中 ， 紫 外 光与 铁 离 子 之 间 存 在 着 协 同 效 应 ， 使 H2O2 分 解 产 生 羟 基 自 由 基 的 速 率 大 大 加

4、 快 ， 促 进有 机 物 的 氧 化 去 除 。 编 辑 本 段 分 类光 降 解 通 常 是 指 有 机 物 在 光 的 作 用 下 ， 逐 步 氧 化 成 低 分 子 中 间 产 物 最 终 生 成CO2、 H2O 及 其 他 的 离 子 如 NO3-、 PO43-、 Cl-等 。 有 机 物 的 光 降 解 可 分 为 直 接 光 降解 、 间 接 光 降 解 。 前 者 是 指 有 机 物 分 子 吸 收 光 能 后 进 一 步 发 生 的 化 学 反 应 。 后 者 是 周 围环 境 存 在 的 某 些 物 质 吸 收 光 能 成 激 发 态 ， 再 诱 导 一 系 列 有 机 污

5、 染 的 反 应 。 间 接 光 降 解 对环 境 中 难 生 物 降 解 的 有 机 污 染 物 更 为 重 要 。 利 用 光 化 学 反 应 降 解 污 染 物 的 途 径 ， 包 括 无 催 化 剂 和 有 催 化 剂 参 与 的 光 化 学 氧 化 过程 。 前 者 多 采 用 氧 和 过 氧 化 氢 作 为 氧 化 剂 ， 在 紫 外 光 的 照 射 下 使 污 染 物 氧 化 分 解 ； 后 者又 称 光 催 化 氧 化 ， 一 般 可 分 为 均 相 和 非 均 相 催 化 两 种 类 型 。 均 相 光 催 化 降 解 中 较 常 见的 是 以 Fe2+或 Fe3+及 H2O

6、2 为 介 质 ， 通 过 photo-Fenton 反 应 产 生 HO 使 污 染 物 得 到降 解 ， 非 均 相 光 催 化 降 解 中 较 常 见 的 是 在 污 染 体 系 中 投 加 一 定 量 的 光 敏 半 导 体 材 料 ， 同时 结 合 一 定 量 的 光 辐 射 ， 使 光 敏 半 导 体 在 光 的 照 射 下 激 发 产 生 电 子 -空 穴 对 ， 吸 附 在半 导 体 上 的 溶 解 氧 、 水 分 子 等 与 电 子 -空 穴 作 用 ， 产 生 HO 等 氧 化 性 极 强 的 自 由 基 ，再 通 过 与 污 染 物 之 间 的 羟 基 加 和 、 取 代

7、 、 电 子 转 移 等 式 污 染 物 全 部 或 接 近 全 部 矿 化 。 编 辑 本 段 发 展 史 1972 年 ， Fujishima 和 Honda 在 n型 半 导 体 TiO2 电 极 上 发 现 了 光 催 化 裂 解水 反 应 ， 在 Nature 上 发 表 了 “Electrochemicalphotolysis of water at a semiconductor electrode”， 揭 开 了 多 相 光 催 化 新 时 代 的 序 幕 。 1976 年 John. H .Carey 等 研 究 了 多 氯 联 苯 的 光 催 化 氧 化 ， ， 被 认 为

8、 是 光 催 化 技 术在 消 除 环 境 污 染 物 方 面 的 首 创 性 研 究 工 作 。 1977 年 ， YokotaT 等 发 现 在 光 照 条 件 下 ,TiO2 对 丙 烯 环 氧 化 具 有 光 催 化 活 性 ，从 而 拓 宽 了 光 催 化 的 应 用 范 围 ， 为 有 机 物 氧 化 反 应 提 供 了 一 条 新 的 思 路 。 自 1983 年 起 ， A.L. Pruden 和 D.Follio 就 烷 烃 、 烯 烃 和 芳 香 烃 的 氯 化 物 等 一 系 列污 染 物 的 光 催 化 氧 化 作 了 连 续 研 究 ， 发 现 反 应 物 都 能 迅

9、 速 降 解 。 1989 年 ， Tanaka.K 等 人 研 究 发 现 有 机 物 的 半 导 体 光 催 化 过 程 由 羟 基 自 由 基（ OH） 引 起 ， 在 体 系 中 加 入 H2O2 可 增 加 OH 的 浓 度 。 进 入 了 90 年 代 ， 随 着 纳 米 技 术 的 兴 起 和 光 催 化 技 术 在 环 境 保 护 、 卫 生 保 健 、 有 机合 成 等 方 面 应 用 研 究 的 发 展 迅 速 ， 纳 米 量 级 的 光 催 化 剂 的 研 究 ， 已 经 成 为 国 际 上 最 活 跃的 研 究 领 域 之 一 。光催化的概念和历史hc360 慧聪网小家

10、电行业频道 2004-03-12 11:50:20自全国上下万众一心开展抗击非典的战斗以来，以国内驰名品牌“万利达”命名的多功能光催化空气净化器供不应求，并开始大批量出口香港、新加坡、泰国等地。对此热销现象，漳州万利达光催化科技有限公司总经理兼福州大学光催化研究所副所长张星说，我们一开始研制这种新产品的目的，就是为了适应现代人生活净化室内空气的需要，这次恰好在防治非典中，人们对净化空气重要性的认识大大加强，自然对这种具有特别功能的新产品情有独钟。而且更令消费者信服的是，此种看法实际上也得到北京科技界高层人士的首肯和印证。 2003 年 5 月，漳州万利达光催化科技有限公司把 300 台多功能光

11、催化空气净化器无偿捐赠给国家自然科学基金委员会。该委员会主任陈佳洱代表国家自然科学基金委员会，通过国家防止非典指挥部科技攻关组，把这批光催化空气净化器赠送给北京佑安医院、中日友好医院等治疗非典型肺炎科技攻关定点医院，用于消毒防护及科学实验。国家科技部部长、全国防止非典型肺炎指挥部科技攻关组组长徐冠华接受了捐赠。陈佳洱主任指出：面对突发的非典疫情，基金委急国家所急，想人民所想，加强了针对传染病的病毒来源、传染途径、致病机理等基础研究的资助工作。这批捐赠的光催化空气净化器也是此资助工作的一部份。 据国家自然科学基金委员会计划局副局长孟宪平博士介绍，光催化技术是当今世界最前沿的新兴科研课目。依据光催

12、化原理研制的光催化空气净化器，是我国目前在这一高新技术领域唯一一家专业研究所福州大学光催化研究所研制成功的。主持这一研制的该所所长付贤智博士是国家计委确定的高新技术产业化重大攻关项目光催化功能材料及系列产品产业化前期关键技术研究学术带头人，他是在北京大学完成博士后研究再赴美国深造，在美期间研制出具有高量子效率和深度氧化能力的系列光催化剂，并成功开发出耦合光催化剂和热催化剂过程的先进氧化技术，此项技术被美国国家航空航天局采纳，多次运用于美国航天飞机上的太空科学研究和废弃核基地土壤污染治理的现场试验。他回国后领导的科研小组，在国家自然科学基金委员会和国家计委产业化项目的支持下，研制成功“多功能光催

13、化空气净化器”专利成果，已具有国际先进水平，并被国家计委列为“国家高科技示范工程”，被国家经贸委认定为“国家重点新产品”，还荣获中国石化工业协会科技进步奖一等奖。 那么，光是如何净化空气的呢？用光催化原理制成的空气净化器又具有怎样的优势呢？付贤智博士解释说，传统的负离子空气净化器，实际上只能达到“清新”空气的效果，大部份污染物无法消除；活性碳空气净化器则受到吸附饱和的制约；而光催化技术在空气净化装置中的应用，可以克服上述两种空气净化器的技术局限性，达到更有效更彻底消除空气污染的效果。这说来要归功于纳米技术，让特定波长的光照射在一种高科技的新型复合纳米材料上，可以激发出一种对人体完全无害的高能粒

14、子，它具有极强的氧化还原能力，能将空气中的细菌、病毒、甲醛、苯、二氧化硫等污染屋直接分解成无毒无味的物质，从而造成了消毒灭菌全方位净化空气的神奇境界，这是当前世界上已被确认的一种最先进的高效杀菌净化技术。 福州大学光催化研究所研制成功的这一高新科技专利成果，被闻名海内外的福建漳州万利达集团公司老总吴惠天一眼看中，双方一拍即合，于 2000 年 3 月成立了一方投入资金、一方技术入股的漳州万利达光催化科技有限公司。这个完全按现代企业制度运作的股份制公司诞生后，立即进入高速运作的状态，双方各自优势得到了充分的发挥，一方拥有技术、人才优势、一方又拥有品牌、资金、市场销售和生产基础设施等优势，强强联合

15、、优势互补，使光催化空气净化器成果，快速迈出产业化的步伐。目前万利达光催化空气消毒机家用系列、商务柜机、中央空调空气净化系统等相继上市，为现代人类净化室内空气需要提供了高质量、全方位的服务，为全民防治疾病、强身健体提供了高科技的支撑。出自：经济日报 2003-7-4 1000 字版： 自去年开展抗击非典的战斗以来，万利达多功能光催化空气净化器供不应求，并大量出口港、新、泰等地。这次在防治非典中，人们对净化空气重要性的认识大大加强，自然对这种具有特别功能的新产品情有独钟。而且更令消费者信服的是，此种看法实际上也得到北京科技界高层人士的首肯和印证。 2003 年 5 月，漳州万利达公司把 300

16、台多功能光催化空气净化器无偿捐赠给国家自然科学基金委员会并用于北京佑安、中日友好等治疗非典型肺炎科技攻关定点医院。国家科技部部长、全国防止非典型肺炎指挥部科技攻关组组长徐冠华接受了捐赠。 据国家自然科学基金委员会计划局副局长孟宪平博士介绍，光催化技术是当今世界最前沿的新兴科研课目，是我国目前在这一高新技术领域唯一一家专业研究所福州大学光催化研究所研制成功的。该所所长付贤智博士是国家计委高新技术产业化重大攻关项目光催化功能材料及系列产品产业化前期关键技术研究学术带头人，他是北大博士后赴美国深造，在美期间研制出具有高量子效率和深度氧化能力的系列光催化剂，并成功开发出耦合光催化剂和热催化剂过程的先进氧化技术，此项技术被美国国家航空航天局采纳，多次运用于美国航天飞机和废弃核基地污染治理的现场试验。回国后，在国家自然科学基金委员会和国家计委产业化项目的支持下，研制的“多功能光催化空气净化器”专利已国际领先，并被国家计委列为“国家高科技示