整體式光催化材料的制備及應(yīng)用研究進(jìn)展
關(guān)鍵詞：整體式光催化材料 光催化 環(huán)境修復(fù) 清潔能源生產(chǎn)
摘要：隨著工業(yè)的快速發(fā)展以及人口增長對能源的巨大需求,化石燃料的過度消耗導(dǎo)致了嚴(yán)重的環(huán)境污染和能源危機(jī),威脅人類未來的生存和發(fā)展。光催化技術(shù)(Photocatalysis)利用綠色的太陽能為能源,被認(rèn)為是解決環(huán)境污染和能源危機(jī)最有前景的技術(shù)之一。在太陽光的照射下,光催化劑可以吸收光能并將其轉(zhuǎn)化為化學(xué)能,用于污染物處理和清潔能源生產(chǎn)。因此,光催化技術(shù)的開發(fā)和應(yīng)用受到了世界范圍內(nèi)的廣泛關(guān)注。光催化技術(shù)的核心是光催化材料。在過去的幾十年里,隨著制備技術(shù)的發(fā)展以及對光催化技術(shù)理解的加深,光催化材料已經(jīng)從最初的TiO2發(fā)展到各種金屬氧化物、硫化物、氮化物以及金屬單質(zhì)、非金屬和有機(jī)光催化材料,其應(yīng)用也從液相的污染物去除、水分解發(fā)展到有機(jī)合成和各種氣相光催化反應(yīng),包括NO氧化、CO2還原、CH4活化等。目前大部分研究集中在如何提高光催化活性,然而,由于光催化材料主要以粉末形式存在,其具有強(qiáng)烈的聚集傾向,在實(shí)際的應(yīng)用過程中,只有表層的光催化材料可以吸收光能以及吸附污染物,大部分的光催化材料對活性沒有貢獻(xiàn),導(dǎo)致光催化效率較低。另一方面,粉末的飛散不僅造成回收操作復(fù)雜,而且易引起二次污染。近年來,整體式光催化材料(Monolithic photocatalyst)受到了極大的關(guān)注,其具有豐富的孔結(jié)構(gòu)和大的比表面積,有效提高了與污染物的接觸面積以及對光能的利用率。此外,整體式光催化材料優(yōu)異的宏觀特性使其具有極高的可操作性和簡單快捷的回收能力,避免了二次污染。隨著制備技術(shù)的不斷發(fā)展,整體式光催化材料已經(jīng)從均相的整體式氣凝膠光催化材料(Aerogel photocatalyst)發(fā)展到不同組成的整體式復(fù)合型光催化材料(Hybrid photocatalyst),同時,其應(yīng)用也從簡單的物理吸附擴(kuò)展到光化學(xué)反應(yīng),包括環(huán)境修復(fù)以及清潔能源生產(chǎn)。本?
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