毕业论文课题相关文献综述

文献综述

随着染料合成、印染等工业废水的不断排放和各种染料的不断使用，进入环境的染料数量和种类不断增加，染料造成的环境污染日趋严重。据统计，全世界大约15％的染料在生产过程中被排放到废水中，而这些有色废水在环境中又会通过氧化、水解以及其它化学反应生成有毒的副产物。采用传统的物理、生化或化学氧化法处理此类废水普遍存在处理周期长、降解速率低等问题，因此如何有效降解染料废水已成为环境学科研究的热点问题。

1976年Carey等首次采用光催化技术降解水中污染物，开辟了光催化技术在环保领域的应用，从此掀起了各国研究学者对半导体光催化技术这一新兴领域的研究热潮。光催化氧化处理有机污染物具有方法简便、不产生二次污染物，适用范围广等特点，是一种很有发展潜力和应用前景的技

术。目前TiO2光催化技术已广泛用于降解有机污染物。

许多国家投入了大量人力物力用于环境净化材料及环境治理技术等方面的研究和开发。TiO2有3种晶体结构：板钛矿型、锐钛矿型、金红石型。TiO2在降解多种环境污染物表现出优异的能力，TiO2光催化剂具有安全无毒，化学性质稳定，能效高，无污染等优点被广泛应用于各个领域。其中包括水处理治理，降解各类有机污染物、染料、杀虫剂等；而TiO2在大气污染方面亦可用来去除VOCs，NOx，甲醛，臭味等；在能源方面可用于光分解产生氢气；在医疗方面，纳米催化剂应用于抗菌，杀菌等。

二氧化钛晶面的控制已经引起了人们巨大的兴趣，由于迷人的形状取决于该材料的光催化活性。在这项工作中，报道了{001}面和{101}面锐钛矿二氧化钛光催化还原二氧化碳的比率和效果。在计算密度泛函理论（DFT）的基础上，提出一种新的表面异质结的概念，通过暴露{001}和{101}面以解释二氧化钛的光催化活性的差异。

为了回应增加的环境和能源相关的关注，生产利用可再生太阳能的化学燃料被认为是有前途的途径。特别是利用太阳能来触发光催化还原二氧化碳转化为有价值的有机燃料，如甲烷，甲酸和甲醇，是因为模仿自然光合作用将太阳能转换成化学能。现今，由于其迷人的形状依赖性的物理化学性质，对二氧化钛晶面的控制引起了巨大兴趣。通常，由于模型不同，大多数锐钛矿型TiO2晶体设有露出{101}面，而不是{001}面。根据Wulff构造更高的热力学稳定性（参见图S1支持信息）时，反应性低和热力学更稳定的{101}面构成约90％的天然存在的锐钛矿TiO2.的总暴露表面。因此，不寻常的物理化学性质可以预期露出{001}面的锐钛矿具有高表面能。这些锐钛矿型TiO2晶体与暴露的{001}面在太阳能电池，光子与光电子器件，和传感器的领域广泛应用，并且有巨大潜力。

二、研究现状

TiO2在降解多种环境污染物中表现出优异的光催化性能，但是TiO2存在一定的问题：其光生电子空穴复合率较高，量子效率低，导致光催化活性有所下降。{001}面TiO2光催化剂相较{101}面TiO2具有更高的光催化活性，然而像{001}面这样的高活性表面在晶格生长过程中通常会迅速减少，大部分可用的锐钛矿TiO2晶格主要为{101}面(94%)。有研究发现F可抑制其它晶面的生长，有利于{001}面形成[13]。此研究主要研究反应条件对{001}面TiO2在光催化反应过程中的影响。

自从1972年日本学者Fujishima和Honda[7]在n型半导体TiO2单晶电极上实现了水的光电催化分解制氢气以来，多相光催化技术引起全世界科技工作者的极大关注。08年Lu[13]等人发现采用F可有效抑制其它晶面的生长，有利于{001}面形成。这对光催化领域发展具有非常重大的指导意义。