什么是光催化？
光催化：就是在光的作用下进行的催化反应。光催化剂 吸收特定波长的光辐射后，受激产生电子空穴对，随后 引发一系列的化学反应。
光催化剂：是一种在光的照射下，自身不起变化，却可以促进化学反应的 物质，光催化剂是利用自然界存在的光能转换成为化学反应所需的能量， 来产生催化作用，使周围的氧气及水分子表激征发成极具氧化力的自由负离子。 几乎可分解所有对人体和环境有害的有机物质及部分无机物质，不仅能加 速反应，而且不造成资源浪费与附加污染形成。最具代表性的例子为植物 的"光合作用"，吸收二氧化碳，利用光能转化为氧气及水。
2018/9/25
石建稳
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活跃在我们身边的光催化 光催化原理 光催化历史回顾 光催化应用 纳米TiO2光催化剂简介
提高TiO2光催化活性的途径
2018/9/25
活跃在我们身边的光催化
室内空气净化器
冷暖型壁挂直流变频空调， 光催化过滤网
2018/9/25
车载空气净化器
活跃在我们身边的光催化
提高TiO2光催化活性的途径
2018/9/25
光催化应用 水净化
染料废水：是目前难降解的工业废水之一，其毒性大，色泽深，严 重危害了生态环境。
农药：我国每年农药产量大约20万吨，还从国外进口农药75万吨。 通过喷施、地表径流及农药工厂的废水排入水体中。
Ref:国家环境保护总局.《长江三峡工程生态与环境监测公报》
提高TiO2光催化活性的途径
2018/9/25
光催化历史回顾
1972年，在半导体TiO2电极上发现了光催化裂解水反应，揭开了多相光 催化新时代的序幕。
Prof. Akira Fujishima “The Father of Photocatalysis”
The University of Tokyo, Japan
1989 年，K. Tanaka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。
2018/9/25
光催化历史回顾
被引用次数最高的前1000篇论文
(超出显示选项设置值以外还有 51 个国家/地区值)
2018/9/25
按国家排序前10位
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按作者排序前10位
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活跃在我们身边的光催化 光催化原理 光催化历史回顾 光催化应用 纳米TiO2光催化剂简介
物质名称
甲醇 甲苯 偶氮染料 酸性橙 敌敌畏 久效磷 甲拌磷 对硫磷 马拉硫磷 滴滴涕
降解情况
完全降解为二氧化碳 完全降解
降解乃至完全褪色 降解乃至完全褪色 完全降解为无机物质 完全降解为无机物质 完全降解为无机物质 完全降解为无机物质 完全降解为无机物质
完全降解
光催化应用 水净化
物质名称 4-氯酚 二氯酚 五氯酚 氯化酚 氯仿
四氯化碳 三氯乙烯 氯代烷烃 氯代芳烃
2018/9/25
降解情况
完全降解为无机物质 完全降解为无机物质 完全降解为无机物质 完全降解为无机物质 完全降解为无机物质 电子给予体参与下完全降解 氧存在时降解程度为99.4% 完全降解为无机物质 完全降解为无机物质
反应速度快，有机污染物可在几分钟 到数小时内被完全破坏；
降解没有选择性，几乎能降解任何有 机物；
消除二次污染，矿化产物为无机离子， CO2，H2O；
催化剂TiO2廉价，无毒； 催化剂TiO2易分离和重复使用。
2018/9/25
光催化应用
水净化
光 难降解有机污染物
TiO2
CO2 + H2O + 简单无机物
2018/9/25
光催化应用 水净化
2018/9/25
光催化技术在处理这些难降解 有机废水上具有独到的优势，可 以在光的照射下，将有机物彻底 氧化分解为CO2、H2O及一些无 机小分子，净化水体，消除环境 污染。
光催化
难降解
CO2
氧化法
工业废水
H2O
光催化应用
水净化
能耗低，反应条件温和，在紫外光和 太阳光照射下就可以发生反应；
1977 年，T. Yokota 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研究，发现反应物都能迅速降解。
2 OH O2 H 2O2 OOH H2O e H2O2 OH H2O2 e OH OH H2O2 O2 OH OH
OH
O
2
有机物 CO2 H2O
2018/9/25
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活跃在我们身边的光催化 光催化原理 光催化历史回顾 光催化应用 纳米TiO2光催化剂简介
2018/9/25
光催化原理
植物光合作用
2018/9/25
氢气
氧气
表征
光催化剂
光催化作用
光催化原理
老化
2018/9/25
光催化原理示意图
光催化原理
2018/9/25
电子激发及迁移过程示意图
光催化原理
TiO2 hv TiO2 h e
H 2O h OH H OH h OH
O2 e O2 H2O O2 OOH OH
Citations per year of the 1972 Nature paper
2018/9/25
Photoelectrochemical cell used in the photolysis of water
光催化历史回顾
1976 年John. H .Carey等研究了多氯联苯的光催化氧化，被认为是光催 化技术在消除环境污染物方面的首创性研究工作。
光催化冰箱：除臭、保鲜
2018/9/25
玻璃外墙：自清洁 汽车后视镜：防雾
活跃在我们身边的光催化
2018/9/25
光催化捕蚊器
光催化盘景艺术
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活跃在我们身边的光催化 光催化原理 光催化历史回顾 光催化应用 纳米TiO2光催化剂简介
提高TiO2光催化活性的途径
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光催化原理