光催化剂的制备及其研究进展

１ＮＤＵ鄂胁Ｌ

工业催化

ＣＡＴＡＩ—ｓＩＳ

２０１０年第１８卷增刊

光催化剂的制备及其研究进展

陈红霞

（中北大学理学院化学系，山西太原０３００５１）

摘要：介绍一些光催化荆的制备方法，并探讨了光催化弃ｊ的研究及其发展方向。进一步提高光解

水催化荆的光催化活性，利用一种或多种金属争非金属共同掺杂半导体，以及在二元甚至多元复合半导体表面上负载贵金属或稀土元素提高光催化活性将成为未来研究的重点；开展新型可见光响应多元金属氧化物光催化剂的设计，探索新型高效的可见光响应光催化材料。

关键词：光催化剂；光催化降解；复合半导体；多元金属氧化物

以半导体材料为催化剂，利用太阳能消除污染物，是近年来的研究热点，目前研究较多的是＇ｒｉｏ：，但由于它的带隙能较高，对太阳光的利用率很低，因此，研究新型光催化剂仍是一重要课题。本文介绍一些光催化剂制备方法及其研究进展。１光催化剂的制备

１．１物理方法

多，其次为Ｐｄ和Ａｇ。Ｐｔ的改性效果较好，但成本较高；Ａｇ改性相对毒性较小，成本较低，Ａｇ沉积改性将是未来提高ＴｉＯ：活性的主要手段。此外，ＳａｔｈｉｓｈＭ等¨ｕ发现当Ｐｄ沉积于Ｃｄｓ时，减小了ＣｄＳ的光

腐蚀，并使ＣｄＳ的吸收波长范围扩大到５１７２．２金属离子掺杂

ｎｍ。

ＴｉＯ：催化剂中的金属离子的掺杂可以采用浸渍后高温焙烧，光辅助沉淀等方法。不同金属离子掺杂，引起的变化不同。它不仅可以加强半导体催化剂光催化作用，还可以使半导体催化剂的吸收波长范围扩展到可见光区，然而只有特定的金属离子有利于提高量子效率，其他金属粒子的掺杂是有害

的。已经报道的掺杂金属有Ｆｅ３＋、Ｃ０２＋、Ｃｒ３＋、Ｎｉ３＋、Ｍ０５＋、Ｒｅ３＋、ｗ６＋和Ｃｕ２＋等［１２－２１］ｏＣｈｏｉＷ等１２２１考

在物理法制备纳米复合磁性粒子之前，通常需要对子、母粒子进行一定的表面改性处理。主要有机械复合法，通常是利用机械剪切、挤压等作用力，使子粒、母粒子复合在一起。其复合形式有嵌入、沉积和包覆等。还有干式冲击法、高能球磨法、共混法、异相凝聚法和高温蒸发法等。

１．２化学方法

察了２１种金属离子对ＴｉＯ：光催化活性的影响。常

见的掺杂离子Ｖ３＋、Ｍｎ“、Ｆｅ“和Ｒｌｌ３＋等掺入Ｔｉ０２

纳米磁性粒子的化学复合法较多，有溶胶一凝胶法、沉淀法、溶剂蒸发法等，除此之外还有超临界流体法、溶剂一非溶剂法、离子交换法、化学镀法、化学气相沉积法、激光合成法、等离子法、微乳液法等。

１．３物理化学方法

主要的有离子自组装技术（ＩｓＡＭ）…、热等离

晶格中可能引入缺陷位置或改变结晶度，抑制电子空穴的复合，延长载流子的寿命，使光催化性能得以改善。研究发现，在＇ｒｉｏ：中掺杂Ｆｅ３＋可以在（４００—

５５０）ｎｍ形成明显的吸收峰，从而拓宽＇ｒｉｏ：对太阳

光可见光部分的光谱响应范围。其他过渡金属元素

如Ｃｕ２＋、Ｃｒ３＋、Ｖ“、Ｃｏ“、Ｒｈ３＋和Ｒｕ３＋等的掺杂同

子体法、激光加热蒸汽法、电解法【２１和辐射合成

法‘３１等。

样也在可见光区域形成有效的吸收瞄嗡】。Ｔａｋａｔａ

Ｔ

２提高光催化剂性能的途径

２．１贵金属沉积

等田１比较了掺杂和未掺杂过渡金属离子的ＣｄＳ在可见光作用下的产氢效率，发现掺杂过渡金属后，ＣｄＳ在可见光的作用下产氢效率大大提高，掺杂Ｃｒ３＋的ＣｄＳ可见光产氢效率最高。Ｐｅｎｇ

Ｓ

已报道的贵金属主要包括Ⅷ族的Ｐｔ、Ａｇ、Ｉｒ、Ａｕ、Ｒｕ、Ｐｄ和ｆｕｌ等贵金属，其中有关Ｐｔ的报道‘４。１０１最

作者简介：陈红霞，女．硕士。Ｅ－ｍａｉｌ：ｃｈｅｎｈｏｎｇｘｌａ７２＠１６３．ｃｏｒｎ

Ｑ等Ⅲ】

在Ｔｉ０２中掺杂Ｂｅ２＋，表明Ｂｉ与Ｔｉ原子比为１．２５％

增刊

陈红霞：光催化剂的制备及其研究进展

时的ＴｉＯ：具有最高的活性，其活性比纯态ＴｉＯ：增加７５％，氢气的生成速率为５５ｍＬ・（ｈ・ｇ）一。

２．３复合半导体

近几年来，研究者对二元半导体复合物进行了许多研究，如Ｔｉ０２ＣｄＳ、Ｔｉ０２一ＣｄＳｅ、Ｔｉ０２一Ｓｎ０２、Ｔｉ０２一ＰｂＳ和Ｔｉ０２一Ｗ０３等Ⅲ瑚Ｊ，这些复合半导体几乎都表现出高于单个半导体的光催化活性。如Ｔｉ０２一Ｓｎ０２降解染料的效率提高了１０倍，Ｔｉ０２一Ｗ０３也表现出比Ｔｉ０２和ＷＯ，更高的活性。二元复合半导体光催化剂的活性提高可以归功于不同能级之间光生载流子的输送和分离，例如，ＣｄＳ／ＴｉＯ：复

合半导体，ＣｄＳ的禁带宽度比ＴｉＯ：的带隙窄，能够

吸收可见光的能量，ＣｄＳ／ＴｉＯ：的皮秒瞬态吸收光谱在（５５０—５７０）ｎｌｎ出现宽带，而纯ＴｉＯ：没有这个宽

带。由于ＣｄＳ的导带位置比ＴｉＯ：的高约０．５ｅＶ，这

使光生电子容易注入到ＴｉＯ：的导带上，产生有效的电荷分离，提高了光催化剂的量子效率。

２．４非金属掺杂

Ａｓａｈｉ

Ｒ等口纠首次制备了非金属元素氮掺杂的

ＴｉＯ：。其可见光响应程度和亲水性大幅度提高。以

Ｃ、Ｎ、Ｓ、Ｆ、Ｂ和Ｉ等阴离子为掺杂剂，制备了不同类型的催化剂，其在可见光的激发下显示了很好的光催化活性。其中关于氮、硫掺杂＇ｒｉｏ：研究的较为深

入与透彻。ＵｍｅｂａｙａｓｈｉＴ等口２１制备了ｓ２一掺杂Ｔｉ０２

并得知其可见光催化活性有所提高。Ｕｍｅｂａｙａｓｈｉ

Ｔ

等Ｊ列利用高温氧化ＴｉＳ：方法合成以ＴｉＯ：为主的粉

末样品，并在可见光下进行光降解实验。经过５

ｈ

焙烧，样品的颜色由灰色变成白色，晶型主要为锐钛矿型，吸收光谱的吸收带边有明显的红移现象。

ＫｈａｎＳＵ

Ｍ等Ⅲ】采用金属钛片燃烧的方法制备了

掺碳＂ｒｉ０２．使ＴｉＯ：产生了２条吸收边，其中ｌ条吸

收边在可见光区域。并且在可见光的照射下使水裂解，外加电压０．３Ｖ时，光电转换效率为８．３５％。２．５金属与非金属共掺杂

已制备的金属非金属共掺杂催化剂主要有Ｎｉ—Ｂ、ｈ—Ｎ、Ｌ丑一Ｓ、Ｌａ—Ｃ、Ｆｅ—Ｂ、Ｆｅ—Ｎ（Ｓ）、Ｆｅ—Ｈ

和ｐｔ—Ｎ等。Ｗｅｉ．ＨＹ等滞１采用水热法制备得到

了镧氮共掺杂纳米ＴｉＯ：粉末，通过单掺杂和共掺杂的光吸收及微观结构研究对比实验认为，其可见光活性是由共掺杂所造成的协同效应引起。孙红旗等ｍ１以钛酸丁酯为前驱体，硝酸镧和四丁基氢氧化

铵为掺杂前躯体，通过改进的溶胶一凝胶法，成功制备了纯ＴｉＯ：和不同浓度的镧、碳掺杂和共掺杂ＴｉＯ：光催化剂。光催化降解实验证明共掺杂光催化活性高于未掺杂和单掺杂的催化活性。

２．６光催化剂的负载

负载型ＴｉＯ：光催化剂的载体已有大量报道，如

玻璃布、活性炭、耐火砖、沙粒、空心玻璃珠ｐ¨、陶瓷汹１和硅胶ｍ１等。光催化剂经固定后，光催化活性都有不同程度的降低，这是因为催化剂固定后比表面积减小，导致催化剂的吸附作用及吸光效率降

低。降低了催化剂活性。ＢｅｙｄｏｕｎＤ等Ⅲ１将ＴｉＯ：颗

粒负载到Ｆｅ：Ｏ，纳米磁铁矿颗粒上合成了磁性光催

化剂，实现水处理中光催化剂的简单磁回收，效果显

著。多孔泡沫材料包括碳基的多孔材料、聚合物凝

胶模板的多孔材料、泡沫金属材料及其复合镀层多

孔材料等。分子筛和ＡＩ：Ｏ，小球等多孔物质的比表

面积、粒度可选择，也可作为光催化剂载体材料。

ＳｈｃｈｕｋｉｎＤ

Ｇ等Ｈ卜刮将预制备的多种氧化物溶胶

的纳米粒子注入多孔的聚合物凝胶模板中，形成具有高度多孔性的网状物，经焙烧生成的无机网状物

具有均一的孔径和巨大的比表面积，注入’ｒｉ０２溶胶

而得到的网状物经降解２一氯酚的实验显示了比Ｐ一

ＪＨ等旧１也将二氧化钛和

氧化锫的混合前驱体溶胶加入到聚合物凝胶模板中制备网状的多孔的金属氧化物，经降解水杨酸和

Ｂｅｓｓｅｋｈｏｕａｄ

Ｙ等Ⅲ堋１制备了尖晶石型ＡＭｎ２０４

（Ａ＝Ｃｕ、Ｚｎ）窄带隙光催化材料，具有较高的可见光活性，与ＣｄＳ不同的是，尽管ＡＭｎ２０４的能隙小（分别为１．２３ｅＶ和１．４０ｅｖ），但具有很好的抗光腐蚀性能。Ｐ型半导体ＣｕＣｒ０２和ＣｕＡｌ０２也表现出

较高的可见光产氢活性的光化学稳定性Ⅲ卅】。Ｙａｏ

ｗＦ等Ⅲ’通过化学溶液分解法制备了软铋矿结构

Ｂｉ抖Ａ１０剪晶体，研究了其光物理和光催化性能，结果

表明，Ｂｉ孔Ａ１０３，的禁带宽度约为２．４６ｅＶ，是一种很

有潜力的可见光响应型光催化剂。Ｈｅ

Ｃ

Ｈ等㈣１研

究了Ｂｉ。：ＧｅＯ∞的光催化活性，结果表明，Ｂｉ．：ＧｅＯ∞

晶体具有２．６３ｅＶ的禁带宽度，可以吸收波长为

（４００～４７５）ｎｍ的可见光，在紫外一可见光照射下能有效地光催化分解甲基橙。Ｂｉ．：ＧｅＯ∞光催化剂的

高光催化活性与电子结构有关，其价带由０２ｐ和

２５更高的活性。Ｓｅｈａｔｔｋａ２一氯酚的实验也显示了比Ｐ一２５高的催化活性。２．７其他新型光催化剂

工业催化

２０１０第１８卷增刊

Ｂｉ６ｓ轨道组成，而导带由Ｂｉ６ｐ轨道组成。价带中０２ｐ和Ｂｉ６ｓ的杂化有利于增加光生电子和空穴的移动性，起到了有效的电荷分离作用，导致了Ｂｉｌ：

ＧｅＯ∞光催化剂的高光催化活性。ＹａｏＷＦ等瑚１通过固态反应法制备了新型白钨矿结构的可见光催化

剂ＣａＢｉＶＭ０８（Ｍ＝Ｗ、Ｍｏ），所得到的样品在ＭＢ的

脱色和析氧过程中显示出很高的可见光催化活性。ＵＶ—Ｖｉｓ吸收光谱表明，ＣａＢｉＶＭ０８具有一定的可见

光吸收能力，吸收边位于ＢｉＶＯ。与ＣａＭｏＯ。的吸收边之间。ＣａＢｉＶＷ０８和ＣａＢｉＶＭ００８晶体的禁带宽度经估算分别为２．５ｌｅｖ和２．４ｌｅＶ，均小于ＣａＭｏＯ。的禁带宽度３．６４ｅＶ和ＣａＷＯ。的禁带宽度３．８

ｅｖ，

其可见光催化活性归因于其在可见光区的光吸收

能力。

３

结语

光催化剂对可见光响应是直接高效利用太阳能

的前提，一直是研究的难点和热点，今后研究工作的

重点是：

（１）进二步提高光解水催化剂的光催化活性，利用一种或多种金属和非金属共同掺杂半导体，以及在二元甚至多元复合半导体表面上负载贵金属或稀土元素提高光催化活性将成为未来研究的重点。

而优化制备条件，改变光催化材料的制备方法，也将提高半导体光催化剂的催化活性。

（２）进一步开展新型可见光响应多元金属氧化物光催化剂的设计。探索新型高效的可见光响应光

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光催化剂的制备及其研究进展

作者：作者单位：

陈红霞

中北大学理学院化学系,山西太原 030051

本文读者也读过(6条)

1. 秦祖赠.刘自力.杨克迪.文衍宣 含铟、铋可见光催化剂的研究进展[会议论文]-2010

2. 庄惠生.夏慧丽.肖东昌.张涛 复合半导体纳米光催化剂的制备、表征及光催化活性研究[会议论文]-20083. 朱永法 表面杂化作用及其高活性光催材料研究进展[会议论文]-2010

4. 庄惠生.夏慧丽.肖东昌.张涛 复合半导体纳米光催化剂的制备、表征及光催化活性研究[会议论文]-20095. 杨秋玲.康诗钊.穆劲.YANG Qiu-ling.KANG Shi-zhao.MU Jin 负载有CuO的La_2Ti_2O_7的光催化还原水制氢性能研究[期刊论文]-化学世界2010,51(1)

6. 王彦斌.祝钧.周磊.Wang Yanbin.Zhu Jun.Zhou Lei 复合半导体纳米材料的研究与制备[期刊论文]-化工新型材料2005,33(11)

本文链接：http://d.wanfangdata.com.cn/Conference_7391303.aspx

１ＮＤＵ鄂胁Ｌ

工业催化

ＣＡＴＡＩ—ｓＩＳ

２０１０年第１８卷增刊

光催化剂的制备及其研究进展

陈红霞

（中北大学理学院化学系，山西太原０３００５１）

摘要：介绍一些光催化荆的制备方法，并探讨了光催化弃ｊ的研究及其发展方向。进一步提高光解

水催化荆的光催化活性，利用一种或多种金属争非金属共同掺杂半导体，以及在二元甚至多元复合半导体表面上负载贵金属或稀土元素提高光催化活性将成为未来研究的重点；开展新型可见光响应多元金属氧化物光催化剂的设计，探索新型高效的可见光响应光催化材料。

关键词：光催化剂；光催化降解；复合半导体；多元金属氧化物

以半导体材料为催化剂，利用太阳能消除污染物，是近年来的研究热点，目前研究较多的是＇ｒｉｏ：，但由于它的带隙能较高，对太阳光的利用率很低，因此，研究新型光催化剂仍是一重要课题。本文介绍一些光催化剂制备方法及其研究进展。１光催化剂的制备

１．１物理方法

多，其次为Ｐｄ和Ａｇ。Ｐｔ的改性效果较好，但成本较高；Ａｇ改性相对毒性较小，成本较低，Ａｇ沉积改性将是未来提高ＴｉＯ：活性的主要手段。此外，ＳａｔｈｉｓｈＭ等¨ｕ发现当Ｐｄ沉积于Ｃｄｓ时，减小了ＣｄＳ的光

腐蚀，并使ＣｄＳ的吸收波长范围扩大到５１７２．２金属离子掺杂

ｎｍ。

ＴｉＯ：催化剂中的金属离子的掺杂可以采用浸渍后高温焙烧，光辅助沉淀等方法。不同金属离子掺杂，引起的变化不同。它不仅可以加强半导体催化剂光催化作用，还可以使半导体催化剂的吸收波长范围扩展到可见光区，然而只有特定的金属离子有利于提高量子效率，其他金属粒子的掺杂是有害

的。已经报道的掺杂金属有Ｆｅ３＋、Ｃ０２＋、Ｃｒ３＋、Ｎｉ３＋、Ｍ０５＋、Ｒｅ３＋、ｗ６＋和Ｃｕ２＋等［１２－２１］ｏＣｈｏｉＷ等１２２１考

在物理法制备纳米复合磁性粒子之前，通常需要对子、母粒子进行一定的表面改性处理。主要有机械复合法，通常是利用机械剪切、挤压等作用力，使子粒、母粒子复合在一起。其复合形式有嵌入、沉积和包覆等。还有干式冲击法、高能球磨法、共混法、异相凝聚法和高温蒸发法等。

１．２化学方法

察了２１种金属离子对ＴｉＯ：光催化活性的影响。常

见的掺杂离子Ｖ３＋、Ｍｎ“、Ｆｅ“和Ｒｌｌ３＋等掺入Ｔｉ０２

纳米磁性粒子的化学复合法较多，有溶胶一凝胶法、沉淀法、溶剂蒸发法等，除此之外还有超临界流体法、溶剂一非溶剂法、离子交换法、化学镀法、化学气相沉积法、激光合成法、等离子法、微乳液法等。

１．３物理化学方法

主要的有离子自组装技术（ＩｓＡＭ）…、热等离

晶格中可能引入缺陷位置或改变结晶度，抑制电子空穴的复合，延长载流子的寿命，使光催化性能得以改善。研究发现，在＇ｒｉｏ：中掺杂Ｆｅ３＋可以在（４００—

５５０）ｎｍ形成明显的吸收峰，从而拓宽＇ｒｉｏ：对太阳

光可见光部分的光谱响应范围。其他过渡金属元素

如Ｃｕ２＋、Ｃｒ３＋、Ｖ“、Ｃｏ“、Ｒｈ３＋和Ｒｕ３＋等的掺杂同

子体法、激光加热蒸汽法、电解法【２１和辐射合成

法‘３１等。

样也在可见光区域形成有效的吸收瞄嗡】。Ｔａｋａｔａ

Ｔ

２提高光催化剂性能的途径

２．１贵金属沉积

等田１比较了掺杂和未掺杂过渡金属离子的ＣｄＳ在可见光作用下的产氢效率，发现掺杂过渡金属后，ＣｄＳ在可见光的作用下产氢效率大大提高，掺杂Ｃｒ３＋的ＣｄＳ可见光产氢效率最高。Ｐｅｎｇ

Ｓ

已报道的贵金属主要包括Ⅷ族的Ｐｔ、Ａｇ、Ｉｒ、Ａｕ、Ｒｕ、Ｐｄ和ｆｕｌ等贵金属，其中有关Ｐｔ的报道‘４。１０１最

作者简介：陈红霞，女．硕士。Ｅ－ｍａｉｌ：ｃｈｅｎｈｏｎｇｘｌａ７２＠１６３．ｃｏｒｎ

Ｑ等Ⅲ】

在Ｔｉ０２中掺杂Ｂｅ２＋，表明Ｂｉ与Ｔｉ原子比为１．２５％

增刊

陈红霞：光催化剂的制备及其研究进展

时的ＴｉＯ：具有最高的活性，其活性比纯态ＴｉＯ：增加７５％，氢气的生成速率为５５ｍＬ・（ｈ・ｇ）一。

２．３复合半导体

近几年来，研究者对二元半导体复合物进行了许多研究，如Ｔｉ０２ＣｄＳ、Ｔｉ０２一ＣｄＳｅ、Ｔｉ０２一Ｓｎ０２、Ｔｉ０２一ＰｂＳ和Ｔｉ０２一Ｗ０３等Ⅲ瑚Ｊ，这些复合半导体几乎都表现出高于单个半导体的光催化活性。如Ｔｉ０２一Ｓｎ０２降解染料的效率提高了１０倍，Ｔｉ０２一Ｗ０３也表现出比Ｔｉ０２和ＷＯ，更高的活性。二元复合半导体光催化剂的活性提高可以归功于不同能级之间光生载流子的输送和分离，例如，ＣｄＳ／ＴｉＯ：复

合半导体，ＣｄＳ的禁带宽度比ＴｉＯ：的带隙窄，能够

吸收可见光的能量，ＣｄＳ／ＴｉＯ：的皮秒瞬态吸收光谱在（５５０—５７０）ｎｌｎ出现宽带，而纯ＴｉＯ：没有这个宽

带。由于ＣｄＳ的导带位置比ＴｉＯ：的高约０．５ｅＶ，这

使光生电子容易注入到ＴｉＯ：的导带上，产生有效的电荷分离，提高了光催化剂的量子效率。

２．４非金属掺杂

Ａｓａｈｉ

Ｒ等口纠首次制备了非金属元素氮掺杂的

ＴｉＯ：。其可见光响应程度和亲水性大幅度提高。以

Ｃ、Ｎ、Ｓ、Ｆ、Ｂ和Ｉ等阴离子为掺杂剂，制备了不同类型的催化剂，其在可见光的激发下显示了很好的光催化活性。其中关于氮、硫掺杂＇ｒｉｏ：研究的较为深

入与透彻。ＵｍｅｂａｙａｓｈｉＴ等口２１制备了ｓ２一掺杂Ｔｉ０２

并得知其可见光催化活性有所提高。Ｕｍｅｂａｙａｓｈｉ

Ｔ

等Ｊ列利用高温氧化ＴｉＳ：方法合成以ＴｉＯ：为主的粉

末样品，并在可见光下进行光降解实验。经过５

ｈ

焙烧，样品的颜色由灰色变成白色，晶型主要为锐钛矿型，吸收光谱的吸收带边有明显的红移现象。

ＫｈａｎＳＵ

Ｍ等Ⅲ】采用金属钛片燃烧的方法制备了

掺碳＂ｒｉ０２．使ＴｉＯ：产生了２条吸收边，其中ｌ条吸

收边在可见光区域。并且在可见光的照射下使水裂解，外加电压０．３Ｖ时，光电转换效率为８．３５％。２．５金属与非金属共掺杂

已制备的金属非金属共掺杂催化剂主要有Ｎｉ—Ｂ、ｈ—Ｎ、Ｌ丑一Ｓ、Ｌａ—Ｃ、Ｆｅ—Ｂ、Ｆｅ—Ｎ（Ｓ）、Ｆｅ—Ｈ

和ｐｔ—Ｎ等。Ｗｅｉ．ＨＹ等滞１采用水热法制备得到

了镧氮共掺杂纳米ＴｉＯ：粉末，通过单掺杂和共掺杂的光吸收及微观结构研究对比实验认为，其可见光活性是由共掺杂所造成的协同效应引起。孙红旗等ｍ１以钛酸丁酯为前驱体，硝酸镧和四丁基氢氧化

铵为掺杂前躯体，通过改进的溶胶一凝胶法，成功制备了纯ＴｉＯ：和不同浓度的镧、碳掺杂和共掺杂ＴｉＯ：光催化剂。光催化降解实验证明共掺杂光催化活性高于未掺杂和单掺杂的催化活性。

２．６光催化剂的负载

负载型ＴｉＯ：光催化剂的载体已有大量报道，如

玻璃布、活性炭、耐火砖、沙粒、空心玻璃珠ｐ¨、陶瓷汹１和硅胶ｍ１等。光催化剂经固定后，光催化活性都有不同程度的降低，这是因为催化剂固定后比表面积减小，导致催化剂的吸附作用及吸光效率降

低。降低了催化剂活性。ＢｅｙｄｏｕｎＤ等Ⅲ１将ＴｉＯ：颗

粒负载到Ｆｅ：Ｏ，纳米磁铁矿颗粒上合成了磁性光催

化剂，实现水处理中光催化剂的简单磁回收，效果显

著。多孔泡沫材料包括碳基的多孔材料、聚合物凝

胶模板的多孔材料、泡沫金属材料及其复合镀层多

孔材料等。分子筛和ＡＩ：Ｏ，小球等多孔物质的比表

面积、粒度可选择，也可作为光催化剂载体材料。

ＳｈｃｈｕｋｉｎＤ

Ｇ等Ｈ卜刮将预制备的多种氧化物溶胶

的纳米粒子注入多孔的聚合物凝胶模板中，形成具有高度多孔性的网状物，经焙烧生成的无机网状物

具有均一的孔径和巨大的比表面积，注入’ｒｉ０２溶胶

而得到的网状物经降解２一氯酚的实验显示了比Ｐ一

ＪＨ等旧１也将二氧化钛和

氧化锫的混合前驱体溶胶加入到聚合物凝胶模板中制备网状的多孔的金属氧化物，经降解水杨酸和

Ｂｅｓｓｅｋｈｏｕａｄ

Ｙ等Ⅲ堋１制备了尖晶石型ＡＭｎ２０４

（Ａ＝Ｃｕ、Ｚｎ）窄带隙光催化材料，具有较高的可见光活性，与ＣｄＳ不同的是，尽管ＡＭｎ２０４的能隙小（分别为１．２３ｅＶ和１．４０ｅｖ），但具有很好的抗光腐蚀性能。Ｐ型半导体ＣｕＣｒ０２和ＣｕＡｌ０２也表现出

较高的可见光产氢活性的光化学稳定性Ⅲ卅】。Ｙａｏ

ｗＦ等Ⅲ’通过化学溶液分解法制备了软铋矿结构

Ｂｉ抖Ａ１０剪晶体，研究了其光物理和光催化性能，结果

表明，Ｂｉ孔Ａ１０３，的禁带宽度约为２．４６ｅＶ，是一种很

有潜力的可见光响应型光催化剂。Ｈｅ

Ｃ

Ｈ等㈣１研

究了Ｂｉ。：ＧｅＯ∞的光催化活性，结果表明，Ｂｉ．：ＧｅＯ∞

晶体具有２．６３ｅＶ的禁带宽度，可以吸收波长为

（４００～４７５）ｎｍ的可见光，在紫外一可见光照射下能有效地光催化分解甲基橙。Ｂｉ．：ＧｅＯ∞光催化剂的

高光催化活性与电子结构有关，其价带由０２ｐ和

２５更高的活性。Ｓｅｈａｔｔｋａ２一氯酚的实验也显示了比Ｐ一２５高的催化活性。２．７其他新型光催化剂

工业催化

２０１０第１８卷增刊

Ｂｉ６ｓ轨道组成，而导带由Ｂｉ６ｐ轨道组成。价带中０２ｐ和Ｂｉ６ｓ的杂化有利于增加光生电子和空穴的移动性，起到了有效的电荷分离作用，导致了Ｂｉｌ：

ＧｅＯ∞光催化剂的高光催化活性。ＹａｏＷＦ等瑚１通过固态反应法制备了新型白钨矿结构的可见光催化

剂ＣａＢｉＶＭ０８（Ｍ＝Ｗ、Ｍｏ），所得到的样品在ＭＢ的

脱色和析氧过程中显示出很高的可见光催化活性。ＵＶ—Ｖｉｓ吸收光谱表明，ＣａＢｉＶＭ０８具有一定的可见

光吸收能力，吸收边位于ＢｉＶＯ。与ＣａＭｏＯ。的吸收边之间。ＣａＢｉＶＷ０８和ＣａＢｉＶＭ００８晶体的禁带宽度经估算分别为２．５ｌｅｖ和２．４ｌｅＶ，均小于ＣａＭｏＯ。的禁带宽度３．６４ｅＶ和ＣａＷＯ。的禁带宽度３．８

ｅｖ，

其可见光催化活性归因于其在可见光区的光吸收

能力。

３

结语

光催化剂对可见光响应是直接高效利用太阳能

的前提，一直是研究的难点和热点，今后研究工作的

重点是：

（１）进二步提高光解水催化剂的光催化活性，利用一种或多种金属和非金属共同掺杂半导体，以及在二元甚至多元复合半导体表面上负载贵金属或稀土元素提高光催化活性将成为未来研究的重点。

而优化制备条件，改变光催化材料的制备方法，也将提高半导体光催化剂的催化活性。

（２）进一步开展新型可见光响应多元金属氧化物光催化剂的设计。探索新型高效的可见光响应光

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光催化剂的制备及其研究进展

作者：作者单位：

陈红霞

中北大学理学院化学系,山西太原 030051

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