毕业论文课题相关文献综述

文 献 综 述

1研究背景与意义

1.1 环境与能源问题

随着人类科学技术的发展，工业技术的开发成为一个国家经济的支柱。然而，工业的高度发展给社会带来文明的同时也造成了一定的工业污染和环境问题，对自然和人类生存的整个生态系统形成了严重的威胁和负担。与此同时，在二十世纪人类所依靠的化石能源，包括石油、煤、天然气等日渐衰竭。从现在的角度看，环境污染归根结底是能源问题，在开采和利用能源的同时保护好人类赖以生存的地球环境和生存条件成为一个全球性的重要问题 ^[1] 。鉴于此寻找新型无污染可持续发展能源是各国目前的研究热点，包括太阳能、水能、风能、潮汐能、地热等形式的能源。

1.2 太阳能的利用

面临能源危机，太阳能因为其廉价、清洁、可再生的优点成为我们首要考虑的能源，太阳能几乎可以说是取之不尽用之不竭的。因此高效快捷的利用，转化和存储太阳能是人们努力的目标。目前对于太阳能的利用大体有三种形式：一是太阳能光热转换，利用太阳能发电。太阳能热水器、太阳灶等，其转换效率低并且安全性不高，是一种最为简单的模式，不能大规模投入工业生产。二是太阳能光电转化，光伏发电也是二十一世纪发展的热门，基于硅半导体的太阳能发电是目前我国大规模应用的前景。三是太阳能光化学转化。将太阳能转化为化学能，比如氢能、有机物等，最为典型的是光合作用。半导体光催化技术正是以太阳能的化学转化为核心技术，通过将太阳能转化为氢能的光解水技术将有望彻底解决化石能源和温室效应带来的危机。同时可利用光催化降解消除有毒有机物污染物和自清洁表面技术。此外，利用光催化还原重金属离子、除臭、防雾、杀菌等方面的应用也有所报道 ^[2-4] 。

3可见光响应催化剂和能动型阵列的意义

目前，有关催化材料的研究还在不断的进行，并且取得了较大的进步，一些常见的光催化材料应得到初步的应用。可是，我们任然面临很多问题，比如：以二氧化钛为基础的半导体光催化技术，在光的激发下产生的空穴及羟基自由基等活性物质具有很强的氧化性，能够将很多有机物彻底氧化分解为二氧化碳等无机产物，这种无选择性的强氧化能力使得光催化定向转化效率不高^[5]。因而光催化材料的性能有待进一步提高，更重要的是可见光响应的氧化物半导体光催化材料的光催化效率还不能达到实际应用级别。传统光催化材料只吸收紫外光，应用很大程度上被限制。所以，要想充分利用太阳能，就要开发高效的可见光响应的光催化材料，这也是我们主要的研究方向 ^[1] 。以C₃N₄为代表的可见光响应型催化剂已经被发现。传统平面薄膜借助外部搅拌已经不能满足实际生产所需，所以高效率、可持续、加速传质的能动型薄膜具有广阔的前景。内能动型阵列以微流体混合性能调控为手段，因微流质传质，不需要外部搅拌的优点应用于多个领域。具有广阔的前景。

2 半导体光催化材料的机理及研究进展

2.1半导体光催化机理