人与自然的和谐 是发展的基础
然而， 人类正面临严峻的生存挑战！！！
▲ 能源危机 —— 化石能源煤、石油、天然气等在枯竭 ▲ 环境污染 —— 大气、水、土壤等严重污染
一、光催化简介高－性能学复科合发环展境背净景化材料及其应用的基础研究
环 境 污 染
能 源 紧 缺
路在何方 ？？？ 政府重视、人民关心、 科学家在探索！
*据ISI数据库检索，包括：ARTICLE, REVIEW, LETTER, NEWS ITEM, EDITORIAL MATERIAL, CORRECTION 等。

二、光催化基础高研性能究复进合展环－境净总化体材进料展及情其况应用的基础研究
● 中国光催化研究已进入国际前沿，2005年以来我国的光 催化研究论文数已经跃居世界第一。
光催化技术在众多领域具有广阔的应用前景：
国防军事
化学工业
生物制药
家用电器
光催化技术应用
印染行业
光能转化
建材行业
医疗卫生
一、光催化简介高－性能学复科合前环沿境净化材料及其应用的基础研究
● 光催化应用的重大科学与技术难题
技术难点
难题一 : 量子效率低 (～4%) 难题二 : 太阳光利用低 (～5%) 难题三 : 工程化关键技术
例 1 纳米固体超强酸型高效光催化剂（SO42-/TiO2）
● 解决的关键问题－TiO2光催化剂量子效率低
通过超强酸中心捕获光生电子和 纳米量子尺寸效应，有效抑制了 光生电子－空穴的重新复合，实 现了高效、稳定的光催化过程。
课程内容 高性能复合环境净化材料及其应用的基础研究
一 绪论 二 半导体光催化原理 三 光催化材料的制备与表征 四 光催化技术应用
一、绪论
（一）光催化简介 （二）光催化基础研究进展 （三）光催化应用研究进展 （四）光催化学科展望
一、光催化简介高－性能学复科合发环展境背净景化材料及其应用的基础研究
全面、和谐、可持续发展 是全球关注的主题
表面修饰 半导体复合 离子掺杂 固溶体形成 量子尺寸效应 水热合成 模板剂合成 微波溶剂热合成
……
能带调控 结构调控 组成调控
提高光催化性能
活性 活性稳定性 可见光诱导
二、光催化基础高研性能究复进合展环－境新净型化材光料催及化其剂应用的基础研究
设计制备的两大类、十二个系列的40多种新型光催化剂：
TiO2基新型光催化剂
In(OH)3 ， InOOH ， ZnIn2S4 ， Sb2S3
● 分子筛光催化剂
Fe/HZSM-5， Ag/ZSM-5，Fe/Y，Ti/MCM-41
● Nafion膜负载的纳米光催化剂
CdS/Nanfion，ZnO/Nafion
二、光催化基础高研性能究复进合展环－境新净型化材光料催及化其剂应用的基础研究
β-Ga2O3，Zn2GeO4 ，Bi2WO6，PbBi2Nb2O9 ， Bi2MoO6 ， Sr2Sb2O7 ， Zn2SnO4 ， CaSnO3
● 固溶体型纳米晶可见光光催化剂
In(OH)ySz，ZnxCd1-xS ，M2+/ In(OH)ySz (Cu, Zn)
● 金属氢氧化物/硫化物纳米光催化剂
近年来国内外针对光催化领域的重大科学与技术问 题，开展了系统深入研究，在提高光催化过程效率、 实现可见光光催化过程和解决工程化关键技术问题 等方面有所突破，光催化技术应用领域不断拓展。
二、光催化基础高研性能究复进合展环－境总净体化材进料展及情其况应用的基础研究
● 国际光催化基础研究十分活跃，论文数量持续增加！
2008年发表论文的数量：中国 > 日本 > 美国 > 韩国…
二、光催化基础高研性能究复进合展环－境新净型化材光料催及化其剂应用的基础研究
1.光催化的核心是光催化剂，近年来新型光催化剂研究取得重要 进展。采用多种先进的方法和手段，设计并制备出一系列具有 高效、高稳定性和可见光诱导性能的新型光催化剂，大大拓展 了光催化剂的多元性和应用可选择性。
( 反应系统设计、催化剂负载、寿命…)
科学问题
核心：高效光催化剂及构-效关系 关键：提高光催化过程效率的途径 本质：光催化过程的作用机理
还原
-
3.2 eV
+
有机污染物
氧化
TiO2
从理论和应用上解决这些问题是国际光催化领域的研究前沿与热点
二、光催化基础高研性能究复进合展环－境总净体化材进料展及情其况应用的基础研究
● 纳米固体超强酸型光催化剂
SO42-/TiO2, SO42-/SiO2-TiO2, Pt- SO42-/ TiO2
● 窄带无机半导体敏化型可见光光催化剂
InVO4/TiO2，LaVO4/TiO2，PS/TiO2，PZT/TiO2
● 金属或金属离子掺杂型光催化剂
Pt/TiO2， M3+/TiO2 (M3+= Gd3+，La3+，Pr3+)
hv
→ H2O催化剂 H2 + ½ O2
还原
- 导带
hv
C6H6 + 7 ½ O2 → 6 CO2 + 3H2O 催化剂
价带 +
有机污染物 氧化
多相光催化过程本质上是光诱导的氧化－还原反应过程
高性能复合环境净化材料及其应用的基础研究
一、光催化简介高－性能应复用合领环域境净化材料及其应用的基础研究
● 非金属掺杂型光催化剂
TiO2-xNx/ZrO2 ，I7+-I-/TiO2 ， ，
● 具有分级结构的TiO2中空纤维光催化剂 ● 具有类分子筛结构的TiO2光催化剂
非TiO2新型光催化剂
● 非金属聚合物可见光光催化剂
g-C3N4，mpg-C3N4，Fe/ g-C3N4
● 单一和多元金属氧化物纳米光催化剂
光催化合成
环境光催化
通过光催化反应分解各种 污染物和杀灭细菌与病毒
Organics
（甲醛、苯、PCB、二恶英、 染料、农药…）
CO2， H2O
有用化学品
Practical Applications
一、光催化简介高－性能学复科合基环础境与净原化材理料及其应用的基础研究
●光催化学科是催化化学、光电化学、半导体物理、材料科学 和环境科学等多学科交叉的新兴研究领域。
光催化技术： 最有前景的新技术之一
一、光催化简介高－性能学复科合发环展境背净景化材料及其应用的基础研究
● 光催化技术是近年来迅速发展起来的可以利用太阳能进行
环境净化和能源转化的新技术。
能源光催化
将低密度的太阳能转化为 高密度的化学能（氢能）
H2O
- 导带
H2, O2
价带 +
CO2, CH4
Fundamental Research