光催化文章(光催化与光电催化区别)

2023-09-07 21:14:00 来源 : haohaofanwen.com 投稿人 : admin

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光催化文章

从某种意义讲,光催化可以看作是一个微型的光电催化体系,由氧化位点(阳极)还原位点(阴极),电子载体(如石墨烯)(导线,纯光催化体系中有时不需要单独的载体),然而进一步的探究下,发现他们还是存在明显区别

例如,α-氧化铁能够吸收可见波段的光,产生激子分离,可用作为光电极进行析氧反应,然而作为光催化(不加电压)时却无法氧化水(假设还原位点不存在问题)。Y.S Chen的文献提到过将二氧化钛复合到3D石墨烯时可以光解水,而询问过该课题组关于氧化铁复合的问题,答案是复合后却不行。

一种可能的解释是氧化铁的禁带太窄,产生的开路电压不足以驱动激子的长距离运动,故需要外加电压才能实现光催化。(但这不能解释同为窄禁带的氧化钨为何能够用于非电光催化体系)

小木虫上看到过一个解答:

就所看到的文献了解到,不需外加电压也能光催化的材料,如TiO2,也常被作成膜电极,并对该膜电极施加数十到数百毫伏的阳极偏压,使光生电子更易离开催化剂的表面,从而提高光催化效率;不过,目前电场协助的光催化研究工作多集中在具有二维特性的膜电极体系中,由于受膜电极单位活性面积的限制,在技术上很难大规模提高时空产率,使得这种方法在实际应用中可能受到限制。另外,非电的光催化体系中,也存在悬浮体系中粉末催化剂在使用后很难同溶液分离的问题,而光电催化则可以解决。

(Ref.《增强型电场协助光催化降解有机污染物》,吴合进 等,《催化学报》;

《光催化及光电催化基础与应用》刘守新 刘 鸿)

光电催化反应中,通过恒电位仪施加的电压对光电催化反应有重要的作用。大量的研究结果表明,在没有外加电压仅有光照或无光照仅加电压时,光催化降解有机物的浓度随时间的变化比较微弱,说明光电催化反应必须用大于TiO2 (锐钛型)禁带宽度能量(Eg=3.2eV)的光源激发产生电子和空穴,然后利用外加的电压使电子和空穴分离,才能达到光电催化的目的。


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