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一、引言

      在全球工業(yè)化和城市化迅猛發(fā)展的進(jìn)程中，各類有機(jī)污染物大量排放，給生態(tài)環(huán)境和人類健康帶來(lái)了巨大威脅。傳統(tǒng)的物理、化學(xué)和生物處理方法在應(yīng)對(duì)結(jié)構(gòu)復(fù)雜、毒性高、難降解的有機(jī)污染物時(shí)，往往存在處理效率低、成本高、易產(chǎn)生二次污染等問(wèn)題。光電催化降解技術(shù)作為一種極具潛力的新型污染處理技術(shù)，其獨(dú)特的反應(yīng)機(jī)制使其能夠在相對(duì)溫和的條件下，高效地將有機(jī)污染物轉(zhuǎn)化為二氧化碳、水等無(wú)害小分子物質(zhì)，在環(huán)境保護(hù)領(lǐng)域展現(xiàn)出廣闊的應(yīng)用前景。

二、光電催化降解的原理

2.1 光催化反應(yīng)基礎(chǔ)

      光催化反應(yīng)的核心是半導(dǎo)體材料在光照下的光電效應(yīng)。當(dāng)具有合適能量的光子照射到半導(dǎo)體光催化劑表面時(shí)，半導(dǎo)體價(jià)帶上的電子會(huì)吸收光子能量，躍遷至導(dǎo)帶，從而在價(jià)帶留下空穴，形成電子 - 空穴對(duì)。以常見(jiàn)的二氧化鈦（TiO?）光催化劑為例，其禁帶寬度約為 3.2 eV，當(dāng)受到波長(zhǎng)小于 387.5 nm 的紫外光照射時(shí)，便會(huì)發(fā)生上述電子躍遷過(guò)程。

      光生電子具有較強(qiáng)的還原性，能夠與吸附在催化劑表面的電子受體發(fā)生還原反應(yīng)；而光生空穴具有強(qiáng)氧化性，可與吸附在催化劑表面的水分子或氫氧根離子發(fā)生反應(yīng)，生成具有極高反應(yīng)活性的羥基自由基（?OH）。此外，光生電子還能與氧氣分子反應(yīng)，生成超氧自由基（?O??）等活性氧物種。這些活性氧物種能夠通過(guò)一系列自由基反應(yīng)，將吸附在催化劑表面的有機(jī)污染物逐步氧化分解為二氧化碳和水等無(wú)機(jī)小分子，從而實(shí)現(xiàn)污染物的降解。

2.2 電催化對(duì)光催化的協(xié)同作用

      在光電催化體系中引入電場(chǎng)，能夠顯著提升光催化反應(yīng)的效率。電場(chǎng)的存在可以有效促進(jìn)光生電子和空穴的分離，減少它們的復(fù)合幾率。具體而言，在電場(chǎng)作用下，光生電子會(huì)向陰極移動(dòng)，而光生空穴則向陽(yáng)極移動(dòng)，這種定向遷移使得電子和空穴能夠更有效地參與到氧化還原反應(yīng)中。

      例如，在以 TiO?為光催化劑的光電催化體系中，施加外部電場(chǎng)后，光生電子迅速遷移至陰極，在陰極表面參與還原反應(yīng)，如將氧氣還原為過(guò)氧化氫或水；而光生空穴則遷移至陽(yáng)極，在陽(yáng)極表面與有機(jī)污染物發(fā)生氧化反應(yīng)。同時(shí)，電場(chǎng)還可以增強(qiáng)催化劑表面對(duì)反應(yīng)物的吸附能力，進(jìn)一步提高反應(yīng)速率。通過(guò)光催化與電催化的協(xié)同作用，光電催化降解技術(shù)能夠在較低的能耗下實(shí)現(xiàn)更高的污染物降解效率。

2.3 常見(jiàn)光催化劑的作用機(jī)制

      目前，常見(jiàn)的光催化劑主要包括 TiO?、氧化鋅（ZnO）、硫化鎘（CdS）、二氧化鋯（ZrO?）等半導(dǎo)體材料。不同的光催化劑由于其晶體結(jié)構(gòu)、能帶結(jié)構(gòu)以及表面性質(zhì)的差異，具有不同的光催化活性和選擇性。

      以 TiO?為例，其具有化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定、催化活性高、價(jià)格低廉、無(wú)毒等優(yōu)點(diǎn)，是目前研究最為廣泛且應(yīng)用最為成熟的光催化劑。TiO?的晶體結(jié)構(gòu)主要有銳鈦礦型和金紅石型兩種，銳鈦礦型 TiO?通常具有更高的光催化活性，這是因?yàn)槠渚w結(jié)構(gòu)中存在更多的氧空位，有利于光生載流子的分離和傳輸。在光催化反應(yīng)中，TiO?吸收光子產(chǎn)生的光生電子和空穴能夠迅速遷移至催化劑表面，與吸附在表面的物質(zhì)發(fā)生氧化還原反應(yīng)。

      ZnO 也是一種常用的光催化劑，其禁帶寬度約為 3.37 eV，與 TiO?相近。ZnO 具有良好的光電性能和化學(xué)穩(wěn)定性，在光催化降解有機(jī)污染物方面表現(xiàn)出一定的活性。然而，ZnO 在水溶液中容易發(fā)生光腐蝕現(xiàn)象，導(dǎo)致其穩(wěn)定性較差，這在一定程度上限制了其實(shí)際應(yīng)用。

      CdS 的禁帶寬度較窄，約為 2.4 eV，能夠吸收可見(jiàn)光，因此在可見(jiàn)光催化領(lǐng)域具有潛在的應(yīng)用價(jià)值。但 CdS 存在光生載流子復(fù)合率高、易發(fā)生光腐蝕等問(wèn)題，需要通過(guò)改性手段來(lái)提高其光催化性能和穩(wěn)定性。

三、影響光電催化降解效率的因素

3.1 光催化劑的性質(zhì)

3.1.1 晶體結(jié)構(gòu)

      光催化劑的晶體結(jié)構(gòu)對(duì)其光催化性能有著顯著影響。不同晶體結(jié)構(gòu)的光催化劑，其電子結(jié)構(gòu)、晶格缺陷以及表面性質(zhì)等存在差異，進(jìn)而影響光生載流子的產(chǎn)生、分離和傳輸效率。以 TiO?為例，銳鈦礦型 TiO?的光催化活性通常高于金紅石型 TiO?。研究表明，銳鈦礦型 TiO?的晶體結(jié)構(gòu)中，TiO?八面體的連接方式使其具有更多的表面羥基和氧空位，這些表面缺陷能夠促進(jìn)光生載流子的分離，并為反應(yīng)物提供更多的吸附位點(diǎn)，從而提高光催化反應(yīng)速率。

3.1.2 能帶結(jié)構(gòu)

      光催化劑的能帶結(jié)構(gòu)決定了其對(duì)光的吸收范圍和光生載流子的氧化還原能力。半導(dǎo)體光催化劑的導(dǎo)帶和價(jià)帶之間存在一定的能量間隙，即禁帶寬度。禁帶寬度越窄，光催化劑能夠吸收的光子能量越低，對(duì)可見(jiàn)光的響應(yīng)能力越強(qiáng)。例如，通過(guò)摻雜、復(fù)合等手段可以調(diào)節(jié)光催化劑的能帶結(jié)構(gòu)，使其能夠在更廣泛的光譜范圍內(nèi)吸收光能，提高光催化效率。如在 TiO?中摻雜過(guò)渡金屬離子（如 Fe3?、Cu2?等）或非金屬元素（如 N、S 等），可以在 TiO?的禁帶中引入雜質(zhì)能級(jí)，降低禁帶寬度，從而拓展其光響應(yīng)范圍至可見(jiàn)光區(qū)域。

3.1.3 比表面積

      光催化劑的比表面積直接影響其與反應(yīng)物的接觸面積和吸附能力。較大的比表面積能夠提供更多的活性位點(diǎn)，有利于反應(yīng)物的吸附和光催化反應(yīng)的進(jìn)行。例如，采用納米結(jié)構(gòu)制備的光催化劑，如 TiO?納米顆粒、納米管、納米線等，通常具有較高的比表面積。研究發(fā)現(xiàn)，TiO?納米管陣列由于其獨(dú)特的一維管狀結(jié)構(gòu)，比表面積大，且有利于光生載流子的傳輸，在光電催化降解有機(jī)污染物方面表現(xiàn)出優(yōu)異的性能。

3.2 反應(yīng)體系的條件

3.2.1 溶液 pH 值

      溶液的 pH 值對(duì)光電催化降解效率有重要影響。一方面，pH 值會(huì)影響光催化劑表面的電荷性質(zhì)和吸附性能。例如，在酸性條件下，TiO?表面帶正電荷，有利于吸附帶負(fù)電荷的有機(jī)污染物；而在堿性條件下，TiO?表面帶負(fù)電荷，對(duì)帶正電荷的有機(jī)污染物吸附效果較好。另一方面，pH 值會(huì)影響溶液中活性氧物種的生成和穩(wěn)定性。在不同 pH 值條件下，光生空穴與水分子或氫氧根離子反應(yīng)生成羥基自由基的速率不同，從而影響光催化反應(yīng)速率。此外，pH 值還可能影響有機(jī)污染物的存在形態(tài)和降解途徑。例如，對(duì)于某些含有酸性或堿性官能團(tuán)的有機(jī)污染物，溶液 pH 值的變化可能導(dǎo)致其分子結(jié)構(gòu)發(fā)生改變，進(jìn)而影響其降解效率。

3.2.2 溫度

      溫度對(duì)光電催化降解反應(yīng)的影響較為復(fù)雜。一般來(lái)說(shuō)，適當(dāng)升高溫度可以加快反應(yīng)速率，這是因?yàn)闇囟壬吣軌蛟黾臃磻?yīng)物分子的熱運(yùn)動(dòng)，提高其與光催化劑表面的碰撞頻率，同時(shí)也有利于降低反應(yīng)的活化能。然而，過(guò)高的溫度可能導(dǎo)致光催化劑的燒結(jié)和失活，同時(shí)還可能促進(jìn)光生載流子的復(fù)合，從而降低光催化效率。此外，對(duì)于一些易揮發(fā)的有機(jī)污染物，過(guò)高的溫度可能導(dǎo)致其揮發(fā)損失，影響降解效果。因此，在實(shí)際應(yīng)用中需要根據(jù)具體的反應(yīng)體系和污染物性質(zhì)，選擇合適的反應(yīng)溫度。

3.2.3 外加電場(chǎng)強(qiáng)度

      外加電場(chǎng)強(qiáng)度是影響光電催化降解效率的關(guān)鍵因素之一。在一定范圍內(nèi)，增加電場(chǎng)強(qiáng)度可以促進(jìn)光生電子和空穴的分離，提高載流子的遷移速率，從而增強(qiáng)光催化反應(yīng)活性。然而，當(dāng)電場(chǎng)強(qiáng)度超過(guò)一定閾值時(shí)，可能會(huì)引發(fā)副反應(yīng)，如電極表面的析氧或析氫反應(yīng)，消耗電能并降低光電催化降解效率。此外，過(guò)高的電場(chǎng)強(qiáng)度還可能導(dǎo)致光催化劑表面的電荷分布不均，影響反應(yīng)物的吸附和反應(yīng)活性。因此，需要通過(guò)實(shí)驗(yàn)優(yōu)化確定最佳的外加電場(chǎng)強(qiáng)度，以實(shí)現(xiàn)高效的光電催化降解。

3.3 光源與光強(qiáng)

3.3.1 光源類型

      不同類型的光源具有不同的光譜分布和能量輸出，對(duì)光電催化降解效果產(chǎn)生顯著影響。常見(jiàn)的光源包括紫外燈、可見(jiàn)光 LED 燈、氙燈等。紫外燈能夠發(fā)射出波長(zhǎng)較短、能量較高的紫外線，適合激發(fā)禁帶寬度較大的光催化劑，如 TiO?。然而，紫外光在環(huán)境中的穿透能力較弱，且對(duì)人體和生物具有一定的危害?？梢?jiàn)光 LED 燈具有能耗低、壽命長(zhǎng)、光譜可調(diào)節(jié)等優(yōu)點(diǎn)，能夠根據(jù)光催化劑的吸收特性選擇合適的波長(zhǎng)，激發(fā)對(duì)可見(jiàn)光響應(yīng)的光催化劑，如摻雜改性后的 TiO?、CdS 等。氙燈能夠模擬太陽(yáng)光的連續(xù)光譜，在研究光催化反應(yīng)的實(shí)際應(yīng)用效果方面具有重要作用，但氙燈能耗較高，設(shè)備成本也相對(duì)較高。

3.3.2 光強(qiáng)

      光強(qiáng)是影響光催化反應(yīng)速率的重要因素之一。在一定范圍內(nèi)，增加光強(qiáng)可以提高光生電子 - 空穴對(duì)的產(chǎn)生速率，從而加快光催化反應(yīng)速率。然而，當(dāng)光強(qiáng)超過(guò)一定值后，光催化反應(yīng)速率的增加逐漸趨于平緩，甚至出現(xiàn)下降趨勢(shì)。這是因?yàn)樵诟吖鈴?qiáng)下，光生載流子的復(fù)合幾率增大，同時(shí)過(guò)高的光強(qiáng)可能導(dǎo)致光催化劑表面溫度升高，引發(fā)熱效應(yīng)，影響光催化劑的穩(wěn)定性和活性。此外，光強(qiáng)還可能影響活性氧物種的生成和反應(yīng)途徑，進(jìn)而對(duì)光電催化降解效率產(chǎn)生影響。因此，在實(shí)際應(yīng)用中需要根據(jù)光催化劑的特性和反應(yīng)體系的要求，合理選擇光強(qiáng)，以實(shí)現(xiàn)最佳的降解效果。

3.4 反應(yīng)物濃度

       反應(yīng)物濃度對(duì)光電催化降解效率的影響呈現(xiàn)出復(fù)雜的變化規(guī)律。在較低濃度范圍內(nèi)，隨著反應(yīng)物濃度的增加，光催化反應(yīng)速率逐漸提高。這是因?yàn)榉磻?yīng)物濃度的增加使得更多的反應(yīng)物分子能夠吸附在光催化劑表面，增加了反應(yīng)活性位點(diǎn)，從而促進(jìn)了光催化反應(yīng)的進(jìn)行。然而，當(dāng)反應(yīng)物濃度過(guò)高時(shí)，光催化反應(yīng)速率反而會(huì)下降。一方面，過(guò)高的反應(yīng)物濃度可能導(dǎo)致光催化劑表面被大量反應(yīng)物分子覆蓋，阻礙了光生載流子與反應(yīng)物的接觸，降低了光催化效率；另一方面，高濃度的反應(yīng)物可能會(huì)引起光催化劑的團(tuán)聚或中毒，影響其活性和穩(wěn)定性。此外，過(guò)高濃度的反應(yīng)物還可能導(dǎo)致反應(yīng)過(guò)程中產(chǎn)生的中間產(chǎn)物積累，進(jìn)一步抑制光催化反應(yīng)的進(jìn)行。因此，在實(shí)際應(yīng)用中需要根據(jù)光催化劑的性能和反應(yīng)體系的特點(diǎn)，合理控制反應(yīng)物濃度，以實(shí)現(xiàn)高效的光電催化降解。

四、光電催化降解的應(yīng)用領(lǐng)域

4.1 污水處理

4.1.1 有機(jī)廢水處理

      有機(jī)廢水是一類成分復(fù)雜、毒性高、難降解的廢水，傳統(tǒng)處理方法難以達(dá)到理想的處理效果。光電催化降解技術(shù)在有機(jī)廢水處理方面具有獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)，能夠有效降解廢水中的各種有機(jī)污染物。例如，對(duì)于印染廢水，其中含有大量結(jié)構(gòu)復(fù)雜、顏色深、生物毒性強(qiáng)的染料分子，采用光電催化降解技術(shù)可以將染料分子中的共軛雙鍵、苯環(huán)等結(jié)構(gòu)破壞，使其逐步降解為小分子物質(zhì)，實(shí)現(xiàn)脫色和無(wú)害化處理。研究表明，以 TiO?為光催化劑，在紫外光照射和外加電場(chǎng)作用下，對(duì)多種印染廢水的降解率可達(dá) 90% 以上。

      對(duì)于制藥廢水，其中含有抗生素、激素等難降解有機(jī)污染物，傳統(tǒng)生物處理方法難以將其有效去除。光電催化降解技術(shù)能夠通過(guò)產(chǎn)生的強(qiáng)氧化性活性氧物種，將這些難降解有機(jī)污染物氧化分解為無(wú)害物質(zhì)。例如，在處理含有四環(huán)素的制藥廢水時(shí)，利用光電催化降解技術(shù)可以在較短時(shí)間內(nèi)將四環(huán)素的濃度降低至檢測(cè)限以下，有效解決了制藥廢水的污染問(wèn)題。

4.1.2 重金屬?gòu)U水處理

      重金屬?gòu)U水對(duì)環(huán)境和人類健康危害極大，傳統(tǒng)處理方法存在成本高、二次污染等問(wèn)題。光電催化降解技術(shù)在重金屬?gòu)U水處理方面也展現(xiàn)出了良好的應(yīng)用前景。在光電催化體系中，光生電子具有較強(qiáng)的還原性，能夠?qū)⒅亟饘匐x子還原為金屬單質(zhì)或低價(jià)態(tài)離子，從而實(shí)現(xiàn)重金屬的去除和回收。例如，對(duì)于含汞廢水，利用光催化劑在光照下產(chǎn)生的光生電子可以將 Hg2?還原為 Hg?，通過(guò)沉淀或吸附等方法將汞從廢水中分離出來(lái)。同時(shí)，光電催化過(guò)程中產(chǎn)生的活性氧物種還可以氧化廢水中的有機(jī)污染物，實(shí)現(xiàn)重金屬與有機(jī)物的協(xié)同去除。研究表明，采用 TiO?/ 石墨烯復(fù)合光催化劑處理含汞和有機(jī)污染物的復(fù)合廢水，在紫外光照射和外加電場(chǎng)作用下，汞的去除率可達(dá) 95% 以上，同時(shí)有機(jī)物的降解率也能達(dá)到 80% 以上。

4.2 空氣凈化

4.2.1 揮發(fā)性有機(jī)物（VOCs）去除

      揮發(fā)性有機(jī)物是室內(nèi)外空氣污染的主要成分之一，來(lái)源廣泛，包括工業(yè)廢氣、汽車(chē)尾氣、建筑裝飾材料等。VOCs 不僅會(huì)對(duì)人體健康造成危害，如刺激呼吸道、引發(fā)過(guò)敏反應(yīng)、具有致癌性等，還會(huì)參與大氣光化學(xué)反應(yīng)，導(dǎo)致光化學(xué)煙霧等二次污染。光電催化降解技術(shù)能夠?qū)⒖諝庵械?VOCs 高效轉(zhuǎn)化為二氧化碳和水等無(wú)害物質(zhì)，實(shí)現(xiàn)空氣凈化。例如，對(duì)于室內(nèi)空氣中常見(jiàn)的甲醛污染，利用負(fù)載在多孔材料上的 TiO?光催化劑，在紫外光或可見(jiàn)光照射下，通過(guò)光電催化反應(yīng)可以將甲醛分解為二氧化碳和水。研究表明，在一定條件下，光電催化降解甲醛的效率可達(dá) 90% 以上，有效改善了室內(nèi)空氣質(zhì)量。

      對(duì)于工業(yè)廢氣中的苯、甲苯、二甲苯等揮發(fā)性芳烴類污染物，光電催化降解技術(shù)同樣具有良好的去除效果。通過(guò)優(yōu)化光催化劑的性能和反應(yīng)條件，如選擇合適的光催化劑載體、調(diào)控光催化劑的晶體結(jié)構(gòu)和能帶結(jié)構(gòu)等，可以提高對(duì)這些污染物的降解效率和選擇性。例如，采用摻雜改性的 TiO?光催化劑處理含有苯系物的工業(yè)廢氣，在可見(jiàn)光照射和外加電場(chǎng)作用下，苯系物的降解率可達(dá)到 85% 以上。

4.2.2 氮氧化物（NOx）凈化

     氮氧化物是大氣污染物的重要組成部分，主要來(lái)源于化石燃料的燃燒和工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程。NOx 會(huì)導(dǎo)致酸雨、臭氧層破壞、光化學(xué)煙霧等環(huán)境問(wèn)題，對(duì)生態(tài)環(huán)境和人類健康造成嚴(yán)重危害。光電催化降解技術(shù)為氮氧化物的凈化提供了一種新的途徑。在光電催化體系中，光生空穴和活性氧物種能夠?qū)?NOx 氧化為高價(jià)態(tài)的氮氧化物，如 NO??、NO??等，然后通過(guò)吸附、沉淀等方法將其從空氣中去除。例如，利用 TiO?基光催化劑在紫外光照射下對(duì) NO 進(jìn)行光電催化氧化，NO 的轉(zhuǎn)化率可達(dá) 80% 以上。通過(guò)在光催化劑中引入過(guò)渡金屬離子或貴金屬納米顆粒等助劑，可以進(jìn)一步提高對(duì) NOx 的凈化效率和選擇性。研究表明，采用 Ag/TiO?復(fù)合光催化劑處理含 NOx 的模擬廢氣，在可見(jiàn)光照射下，NOx 的去除率可達(dá)到 90% 以上，且具有良好的穩(wěn)定性和抗中毒性能。

4.3 其他應(yīng)用領(lǐng)域

4.3.1 自清潔材料

      將光電催化技術(shù)應(yīng)用于材料表面改性，可制備出具有自清潔功能的材料。在這類材料表面負(fù)載光催化劑，如 TiO?，當(dāng)受到光照時(shí)，光催化劑產(chǎn)生的光生電子和空穴能夠引發(fā)一系列氧化還原反應(yīng)，分解吸附在材料表面的有機(jī)污染物和微生物。例如，在建筑外墻涂料中添加 TiO?光催化劑，在太陽(yáng)光照射下，涂料表面的光催化劑能夠?qū)⒖諝庵械幕覊m、油污等有機(jī)污染物分解為二氧化碳和水，使建筑外墻保持清潔。同時(shí)，光催化劑產(chǎn)生的活性氧物種還具有殺菌消毒作用，能夠有效抑制微生物在材料表面的生長(zhǎng)和繁殖。研究表明，含有 TiO?光催化劑的自清潔涂料在戶外使用一段時(shí)間后，表面污垢的附著量明顯減少，且具有良好的抗菌性能，能夠有效殺滅常見(jiàn)的細(xì)菌和霉菌。

     在紡織品領(lǐng)域，通過(guò)將光催化劑負(fù)載在纖維表面，可制備出具有自清潔功能的紡織品。這種紡織品在光照下能夠自動(dòng)分解附著在表面的污漬，無(wú)需頻繁洗滌，不僅節(jié)省了水資源，還延長(zhǎng)了紡織品的使用壽命。例如，將 TiO?納米顆粒通過(guò)溶膠 - 凝膠法負(fù)載在棉纖維表面，制備出的自清潔棉織物在模擬太陽(yáng)光照射下，對(duì)亞甲基藍(lán)等有機(jī)染料的降解率可達(dá) 90% 以上，同時(shí)對(duì)大腸桿菌、金黃色葡萄球菌等細(xì)菌的殺菌率也能達(dá)到 95% 以上。

4.3.2 抗菌消毒

      光電催化降解技術(shù)在抗菌消毒領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。光催化劑在光照下產(chǎn)生的活性氧物種，如羥基自由基、超氧自由基等，具有極強(qiáng)的氧化能力，能夠破壞細(xì)菌、病毒等微生物的細(xì)胞膜、蛋白質(zhì)和核酸等生物大分子結(jié)構(gòu)，從而實(shí)現(xiàn)抗菌消毒的目的。與傳統(tǒng)的化學(xué)消毒方法相比，光電催化抗菌消毒具有無(wú)二次污染、殺菌效率高、適用范圍廣等優(yōu)點(diǎn)。例如，在醫(yī)療領(lǐng)域，利用負(fù)載有光催化劑的醫(yī)療器械表面，在光照下能夠有效殺滅附著在器械表面的細(xì)菌和病毒，降低交叉感染的風(fēng)險(xiǎn)。

五、結(jié)語(yǔ)

      從催化劑優(yōu)化角度，開(kāi)發(fā)新型高效催化劑是關(guān)鍵。一方面，通過(guò)多元復(fù)合的方式，將不同功能的半導(dǎo)體材料復(fù)合在一起，構(gòu)建更為復(fù)雜且高效的異質(zhì)結(jié)結(jié)構(gòu)。例如，將具有寬光譜響應(yīng)的硫化鎘與具有高載流子遷移率的二氧化鈦進(jìn)行復(fù)合，形成 S 型異質(zhì)結(jié)，不僅拓寬了光響應(yīng)范圍，還提升了光生載流子的分離效率。另一方面，利用量子點(diǎn)技術(shù)，制備尺寸量子化的催化劑，量子限域效應(yīng)可顯著提升催化劑的光吸收與電荷分離能力 。?

      在光電催化反應(yīng)裝置設(shè)計(jì)方面，研發(fā)高效的光收集與傳輸系統(tǒng)以及優(yōu)化電極結(jié)構(gòu)至關(guān)重要。設(shè)計(jì)具有光聚焦功能的反應(yīng)裝置，如采用拋物面鏡等光學(xué)元件，將太陽(yáng)光聚焦到催化劑表面，提高光強(qiáng)，增強(qiáng)光催化反應(yīng)驅(qū)動(dòng)力。對(duì)于電極結(jié)構(gòu)，開(kāi)發(fā)三維多孔電極，增大電極的比表面積，促進(jìn)電解液與電極的充分接觸，加速傳質(zhì)過(guò)程，減少濃差極化，從而提升光電催化反應(yīng)效率 。

產(chǎn)品展示

      SSC-PECRS電催化連續(xù)流反應(yīng)系統(tǒng)主要用于電催化反應(yīng)和光電催化劑的性能評(píng)價(jià)，可以實(shí)現(xiàn)連續(xù)流和循環(huán)連續(xù)流實(shí)驗(yàn)，配置反應(yīng)液體控溫系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)主要用于光電催化CO2還原反應(yīng)全自動(dòng)在線檢測(cè)系統(tǒng)分析，光電催化、N2催化還原，電催化分析、燃料電池、電解水等。

      SSC-PECRS電催化連續(xù)流反應(yīng)系統(tǒng)將氣路液路系統(tǒng)、光電催化反應(yīng)池、在線檢測(cè)設(shè)備等進(jìn)行智能化、微型化、模塊化設(shè)計(jì)并集成為一套裝置，通過(guò)兩路氣路和兩路液路的不同組合實(shí)現(xiàn)電催化分析，并采用在線檢測(cè)體系對(duì)反應(yīng)產(chǎn)物進(jìn)行定性定量分析。可以適配市面上多數(shù)相關(guān)的電解池，也可以根據(jù)實(shí)驗(yàn)需求定制修改各種電催化池。