光催化氧化技術
關注創建者：匿名 創建時間：2026-01-04
光催化氧化技術的實例教程
【引言】
近年來，光氧化還原催化領域在化學合成、聚合反應以及表面改性等數個方向都取得了引人注目的研究成果。這些反應都要求紫外或者可見光的刺激，然而這類光的輻射存在著難以克服問題。例如，可見光對大部分反應介質的穿透能力低下，阻礙了大尺度反應的進行。此外，反應物還會對光進行競爭性吸收，限制了反應的適用范圍。因此，尋找合適的光源進行更加高效的光催化反應就成為了目前亟待解決的問題。
【成果簡介】
哥倫比亞大學的T. Rovis、L. M. Campos以及哈佛大學的D. N. Congreve（共同通訊作者）等人合作發表文章，報道利用對反應介質具有更高穿透深度的近紅外光成功實現多種光氧化還原轉換。在這類轉換中，基于上轉換光物理過程，研究人員成對操控敏化劑和受體分子，使得在近紅外光輻射下兩個低能量光子能夠轉變成一個高能量光子，從而使得輸出光具有更高的能量和更短的波長。研究人員還進一步發現，受體分子本身可以作為光催化劑，能夠更加簡化反應過程。這些研究成果表明利用低能量的近紅光可以實現并簡化多種高能轉變的催化過程。2019年01月16日，相關成果以題為“Photoredox catalysis using infrared light via triplet fusion upconversion”的文章在線發表在Nature上。
展開 【引言】
太陽能是可再生、可持續的清潔能源，為了解決全球能源與環境問題，利用太陽能進行光催化反應將反應底物轉化為能源產品已經引起了科研界的廣泛關注。而尋找一系列廉價、穩定和高效的光催化劑成為該研究的關鍵。碳氮聚合結構光催化劑由于制備方法簡單以及擁有合適的帶隙，因此近年來被大量研究（尤其是氮化碳光催化劑）。在太陽光譜中，可見光和近紅外光分別占全光譜的45%和50%。為了更充分地利用太陽光，擴大催化劑的吸光范圍成為當前研究熱點之一，目前主要的方法包括表面等離激元修飾以及摻雜改性半導體等。一般來說，氮化碳聚合物光催化劑只能吸收到可見光區（460 nm左右），遠遠無法滿足對太陽光充分利用的要求。當前，僅有幾篇文章報道了可以將氮化碳聚合物催化劑的吸光范圍擴大到接近紅外區。
【成果簡介】
近日，福州大學能源與環境光催化國家重點實驗室在Angewandte Chemie International Edition上發表最新研究成果“Photochemical Construction of Carbonitride Superstructures for Red-Light Redox Catalysis”。本文通過一種光化學聚合方法制備了具有準二維結構的新型碳氮聚合物催化劑。通過固體核磁和X射線近邊吸收譜證實該催化劑是一種三嗪基聚合物。這種新型碳氮催化劑吸光范圍可以達到735 nm的紅光區，是目前為止所報道的碳氮基催化劑中吸光范圍最寬的。在紅光區，該催化劑可以有效發揮氧化還原催化作用，比如醇的氧化和二氧化碳的還原催化反應。另外，本文也敬賀福州大學化學學院校友吳新濤院士八十大壽。
【圖文導讀】
圖一 光化學方法合成催化劑圖示
UV light光源：125 W高壓汞燈（波長大于280 nm）
圖二 氮化碳基催化劑結構表征
a.
展開 關鍵詞 納米二氧化鈦 印染廢水光催化降解 VK-TA18 JR05 VK-TA33
摘要：以普通載玻片為基底材料，負載態和懸浮態的納米二氧化鈦（VK-TA18）／普通二氧化鈦被用于處理甲基紅模擬印染廢水，實驗結果表明：納米二氧化鈦（VK-TA18）的脫色效果明顯優于普通的二氧化鈦，適當增加負載量和處理時間，負載態的處理效果與懸浮態相當。150 mL模擬印染廢水中，加入3塊納米Ti02負載最1 mg／cm2的普通載玻片，3—5 mL Cl02或H202：，紫外光照60 min后，脫色率達到99．2％。
1977年，Frank等將半導體材料用于催化光解污染物并取得了突破性進展，為光催化氧化技術在污染治理方面奠定了理論基礎。在眾多半導體材料中，TiO2 ，因其光催化活性高、穩定性好、且對人體無毒、價廉等獨特的優點，成為近年來國內外研究最活躍的光催化材料。
印染廢水中的有機物含量高、色度深、毒性大，難生物降解的有機物成分高，傳統水處理工藝中采用的吸附、絮凝及生物氧化法往往不能達到滿意的處理效果。黃惠莉等-研究表明，利用光催化氧化法處理印染廢水，常溫常壓下就能徹底破壞有機物，具有氧化效率高、分解速度快等優點，應用前景廣闊。早期光催化氧化的研究，多以懸浮相光催化為主，體系較為簡單方便，催化劑效率較高，但是半導體催化劑的粉末極小，在水溶液中易于團聚，需不停地攪拌，也難以回收，活性成分損失較大。而且懸浮粒子對光線的吸收阻擋影響了光的輻射深度，在反應后要經過過濾、離心和沉降等方法進行分離，處理步驟復雜，費用較高，故很難成為一項適用的水處理技術。近幾年，人們開始將目光轉向在基體上做成膜或以微粒狀吸附于載體上的固定相催化劑的研究是解決液相和懸浮相催化劑的分離回收的有效途徑。因此，光催化的負載技術對實現工業化應用具有重要的實際意義。
展開 8.輻射技術
20世紀70年代起，隨著大型鈷源和電子加速器技術的發展，輻射技術應用中的輻射源問題逐步得到改善。利用輻射技術處理廢水中污染物的研究引起了各國的關注和重視。
與傳統的化學氧化相比，利用輻射技術處理污染物，不需加入或只需少量加入化學試劑，不會產生二次污染，具有降解效率高、反應速度快、污染物降解徹底等優點。而且，當電離輻射與氧氣、臭氧等催化氧化手段聯合使用時，會產生“協同效應”。因此，輻射技術處理污染物是一種清潔的、可持續利用的技術，被國際原子能機構列為21世紀和平利用原子能的主要研究方向。
9.光化學催化氧化
光化學催化氧化技術是在光化學氧化的基礎上發展起來的，與光化學法相比，有更強的氧化能力，可使有機污染物更徹底地降解。光化學催化氧化是在有催化劑的條件下的光化學降解，氧化劑在光的輻射下產生氧化能力較強的自由基。
催化劑有TiO2、ZnO、WO3、CdS、ZnS、SnO2和Fe3O4等。分為均相和非均相兩種類型，均相光催化降解是以Fe2+或Fe3+及H2O2為介質，通過光助-Fenton反應產生羥基自由基使污染物得到降解；非均相催化降解是在污染體系中投入一定量的光敏半導體材料，如TiO2、ZnO等，同時結合光輻射，使光敏半導體在光的照射下激發產生電子—空穴對，吸附在半導體上的溶解氧、水分子等與電子—空穴作用，產生˙OH等氧化能力極強的自由基。TiO2光催化氧化技術在氧化降解水中有機污染物，特別是難降解有機污染物時有明顯的優勢。
10.超臨界水氧化（scwo）技術
SCWO是以超臨界水為介質，均相氧化分解有機物。
展開 3、光催化氧化技術
光催化氧化技術利用光激發氧化將O2、H2O2等氧化劑與光輻射相結合。所用光主要為紫外光，包括uv-H2O2、uv-O2等工藝，可以用于處理化工廢水中CHCl3、CCl4、多氯聯苯等難降解物質。另外，在有紫外光的Fenton體系中，紫外光與鐵離子之間存在著協同效應，使H2O2分解產生羥基自由基的速率大大加快，促進有機物的氧化去除。
所謂光化學反應，就是只有在光的作用下才能進行的化學反應。該反應中分子吸收光能被激發到高能態，然后電子激發態分子進行化學反應。光化學反應的活化能來源于光子的能量。在太陽能利用中，光電轉換以及光化學轉換一直是光化學研究十分活躍的領域。80年代初，開始研究光化學應用于環境保護，其中光化學降解治理污染尤受重視，包括無催化劑和有催化劑的光化學降解。前者多采用臭氧和過氧化氫等作為氧化劑，在紫外光的照射下使污染物氧化分解；后者又稱光催化降解，一般可分為均相、多相兩種類型。均相光催化降解主要以Fe2＋或Fe3＋及H2O2為介質，通過光助-芬頓(photo——Fenton）反應使污染物得到降解，此類反應能直接利用可見光；多相光催化降解就是在污染體系-空穴對，吸附在半導體上的溶解氧、水分子等與電子-空穴作用，產生?OH等氧化性極強的自由基，再通過與污染物之間的羥基加合、取代、電子轉移等使污染物全部或接近全部礦質化，最終生成CO2、H2O及其它離子如NO3——、PO43——、SO42-、Cl——等。與無催化劑的光化學降解相比，光催化降解在環境污染治理中的應用研究更為活躍。
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3、光催化氧化技術
光催化氧化技術利用光激發氧化將O2、H2O2等氧化劑與光輻射相結合。所用光主要為紫外光，包括uv-H2O2、uv-O2等工藝，可以用于處理化工廢水中CHCl3、CCl4、多氯聯苯等難降解物質。
9.光化學催化氧化
光化學催化氧化技術是在光化學氧化的基礎上發展起來的，與光化學法相比，有更強的氧化能力，可使有機污染物更徹底地降解。光化學催化氧化是在有催化劑的條件下的光化學降解，氧化劑在光的輻射下產生氧化能力較強的自由基。
催化劑有TiO2、ZnO、WO3、CdS、ZnS、SnO2和Fe3O4等。
1977年，Frank等將半導體材料用于催化光解污染物并取得了突破性進展，為光催化氧化技術在污染治理方面奠定了理論基礎。在眾多半導體材料中，TiO2 ，因其光催化活性高、穩定性好、且對人體無毒、價廉等獨特的優點，成為近年來國內外研究最活躍的光催化材料。
印染廢水中的有機物含量高、色度深、毒性大，難生物降解的有機物成分高，傳統水處理工藝中采用的吸附、絮凝及生物氧化法往往不能達到滿意的處理效果。
【引言】
近年來，光氧化還原催化領域在化學合成、聚合反應以及表面改性等數個方向都取得了引人注目的研究成果。這些反應都要求紫外或者可見光的刺激，然而這類光的輻射存在著難以克服問題。例如，可見光對大部分反應介質的穿透能力低下，阻礙了大尺度反應的進行。此外，反應物還會對光進行競爭性吸收，限制了反應的適用范圍。因此，尋找合適的光源進行更加高效的光催化反應就成為了目前亟待解決的問題
【引言】
太陽能是可再生、可持續的清潔能源，為了解決全球能源與環境問題，利用太陽能進行光催化反應將反應底物轉化為能源產品已經引起了科研界的廣泛關注。而尋找一系列廉價、穩定和高效的光催化劑成為該研究的關鍵。碳氮聚合結構光催化劑由于制備方法簡單以及擁有合適的帶隙，因此近年來被大量研究（尤其是氮化碳光催化劑）。在太陽光譜中，可見光和近紅外光分別占全光譜的45%和50%。為了更充分地利用太陽光，擴大催化劑的吸光范圍成為當前研究熱點之一
