金属氧化物半导体纳米材料及其光催化性能研究进展

摘要

随着工业生产的迅速发展大量的废气、废物不断地排入自然界,使人类的生存环境日益恶化,严重地威胁着人类的健康和生命,所以改善生存环境成为人类当前面临的亟待解决的重大课题。金属半导体纳米材料的光催化技术就是在这样一个历史背景下发展起来的。
　　 金属氧化物纳米材料的制备表征及其性能应用的研究,自从纳米科技诞生以来一直是纳米材料研究的热点之一。
　　 纳米半导体的最重要独特性能之一是光催化性,本文综述了目前金属氧化物半导体纳米材料的研究概况,对存在的问题以及今后的发展动向进行了简要的分析,内容包括光催化剂的制备、作用机理、光催化半导体的缺陷、解决方法、以及应用等方面的研究。光催化剂的制备包括物理方法和化学方法；纳米半导体的缺陷是(1)带隙较宽,仅能吸收紫外光,而在可见光范围内没有响应,对太阳光的利用率低(2)光生载流子的复合率高,光催化效率低。这些缺点严重制约了该技术在实际中的应用。如果通过对TiO2光催化剂进行改性,提高其光催化活性,使其响应波长范围拓展到可见光区,必将能大大提高对太阳光的利用率,为光催化剂投入实际工业应用开辟道路。金属离子的掺杂是一种实现纳米TiO2光催化剂可见光化的有效手段。进入二十一世纪,纳米技术获得了高速发展,其中纳米光催化技术可以直接利用太阳光作为光源而成为一种理想的环境污染治理技术,除此之外还可用于工业、农业、医药等诸多领域,凸显了这一技术广阔的发展前景。
　　 总体上来看，金属半导体纳米材料具有特殊的光吸收、载流子易于分离、更大的比表面积等特性,特别是TiO2具有化学和光学性质稳定、化学活性高、耐化学腐蚀、耐热性好、价格低廉、无毒、来源丰富等特点,因此纳米TiO2半导体光催化剂的研究成为当前的一个研究热点,被认为是目前较有前途的绿色环保型催化剂之一。
　　 在过去的研究中已经积累了大量的经验和材料,获得了许多理性认识。但是,目前催化剂效率和太阳能的利用率很低,现已开发和利用的光催化产品没有达到预期的功能,本文对这一光催化技术存在的问题进行了分析,并提出了对未来这一技术发展的展望。

目录

文摘

英文文摘

第一章 绪论

1.1 引言

1.2 金属氧化物概述

1.2.1 金属氧化物的分类

1.2.2 金属半导体氧化物光催化技术的缺陷

1.2.3 解决方法

1.2.4 机理

1.3 纳米技术概述

1.3.1 人类对客观世界认识的发展过程

1.3.2 纳米技术的基本概念

1.3.3 纳米材料分类

1.3.4 纳米材料特性

1.4 金属氧化物半导体纳米材料

1.4.1 纳米半导体材料的定义

1.4.2 金属氧化物半导体纳米材料光催化原理

1.4.3 金属氧化物半导体纳米材料

1.5 小结

第二章 金属氧化物半导体纳米材料及其光催化性能研究进展

2.1 引言

2.2 光催化氧化技术的发展状况

2.3 金属氧化物半导体光催化材料的制备

2.4 影响金属氧化物半导体光催化材料光催化性能的因素

2.4.1 粒子尺寸的影响

2.4.2 晶型的影响

2.4.3 反应温度的影响

2.4..4 pH值的影响

2.4.5 缺陷的影响

2.4.6 其他因素的影响

2.5 金属氧化物半导体光催化材料的缺陷

2.6 催化剂表面的修饰技术

2.6.1 表面光敏化

2.6.2 金属离子掺杂

2.6.3 贵金属沉积

2.6.4 半导体复合

2.7 复合金属氧化物半导体纳米材料光催化技术

2.8 金属氧化物纳米半导体材料光催化性的应用

2.8.1 半导体光催化技术在环境净化方面的应用

2.8.2 半导体光催化技术在医学方面的应用

2.8.3 半导体光催化技术在农业方面的应用

2.8.4 半导体光催化技术在其他方面的应用

2.9 小结

结论

参考文献

致谢