氧化铋系纳米粒子对气相有机污染物光催化氧化性质研究

【摘要】：半导体纳米粒子因其优异的光学性能、催化性能及力学、磁学等方面的特性而引起了凝聚态物理界、化学界及材料界科学家们的极大关注。采用半导体纳米粒子多相光催化法治理环境污染近年来日益受到重视。应用半导体金属氧化物或硫化物作光催化剂可以消除大气和废水中的有机污染物。常见的单一化合物光催化剂如TiO_2、ZnO、Fe_2O_3、SnO_2、SrTiO_3、Bi_2O_3、CdS、WO_3、ZnS 及PbS 等,这些半导体纳米粒子含有电子能带结构且能带是不连续的,通常情况下是由一个充满电子的低能价带( VB)和一个空的高能导带( CB)构成,它们之间由禁带分开。当用能量等于或大于半导体吸收阈值( Ebg)的光照射半导体光催化剂时,它们吸收光子使得价带上的电子( e~-)被激发,越过禁带进入导带,同时在价带上产生相应的空穴( h+ )。由于纳米粒子的量子尺寸效应,引起禁带变宽,使得电子-空穴具有更强的氧化还原电位,它们与具有适宜氧化还原潜势的吸附质发生电子转移过程,于是光催化降解过程就发生了。在适宜的条件下,用半导体作光催化剂可有效的使许多有机物转化为CO_2和H_2O。这些催化剂各自对特定的反应有突出的优点,具体研究可根据需要选用。目前研究较多的是催化活性高、稳定