2004 [功能材料] 光催化太阳能转换及环境净化材料(5)

2004 [功能材料] 光催化太阳能转换及环境净化材料的现状和发展趋势

riven photocatalysis 其中中科院化学所最近成功地在 TiO2 中掺入非金 属硼 B (J. Am. Chem. Soc.，126，pp4782，2004)，成 为继日本和美国实现 N 和 C 非金属掺杂 TiO2 之后， 实现了第三主族硼的掺杂, 通过 B-Ti 键调控 TiO2 价 带位置，使之能够吸收可见光，同时在表面负载第二 元组分如 Ni2O3，能对价带电子的及时转移有催化作 用，显著提高了可见光分解污染物的光量子效率。对 于金属络合物光催化的研究方面， 也提出可见光激发 过渡金属络合物光催化核心原理和创新基础 （Angew. Chem. Int. Ed., 2001, 40, 3041） 。最近，开发了一种负 载型的铁-氮配合物固相催化剂能在可见光照射下有 效分裂分子氧， 能使难生物降解的污染物活化氧化分 解（Angew. Chem. Int. Ed., 42, pp1029, 2003） 。此外， 在光激发和电子转移过程研究方面， 对双光子吸光材 料的设计、合成及应用方面进行了深入研究，有关方 面的研究工作已发表于 Science (296, pp1106, 2002)， 受到了世界同行的高度评价， 美国化学会在化学领域图 3 可见光响应型光催化 Fig 3 Visible-light-driven photocatalysis 此后，在这种新的光催化材料设计思想的指导 下，作者们成功地开发出一系列具有可见光响应的、 用于污染降解光催化材料。例如 AVO4(A=In,Ga,稀土年终总结报告中提到该项研究工作为 2002 年度材料 领域重要进展之一。 南开大学在新能源材料化学的科研开发方面拥 有雄厚的科研实力和工作基础， 特别是在化学领域的 元素有机化学、金属有机化学、功能分子材料、氢能86功能材料2004 年增刊（35）卷化学储存与转化等方面取得一批标志性成果； 例如制 备的 Ru 和 Ru-Pt 修饰的纳米碳管，表现较高的光催 化性能（J. Am. Chem. Soc. 126, pp3060-3061, 2004） 。 揭示了纳米碳管所具有的光催化特性。 北京科技大学在国际上首先提出了以低温溶剂 为介质金属还原制备纳米金属及化合物粉体的技术 （J. Mater. Res., 16, pp2544，2001） ，为制备各类金属 及金属化合物超细粉体提供了新的途径， 并将此技术 应用于氧化物半导体与导电体的纳米原位组装和复 合，获得亚微米级的光催化微电池。 福州大学从 1998 年开始进行 TiO2 光催化材料的 超强酸化表面修饰研究。 研究了各种TiO2 基光催化材 料膜的制备和制备过程，包括提拉法、电泳沉积法和 离子溅射法等，在玻璃、陶瓷、各种金属材料表面制 备出了具有超亲水性、 自清洁性能和光催化性能的薄 膜，并对成膜机理进行了研究，显著提高了光催化反 应速率，并开发出工业生产技术，应用于光催化空气 净化器的制造,使该技术实现了产业化。同时研究了 光催化降解芥子气、沙林等