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整體式光催化材料的制備及應用研究進展
關鍵詞：整體式光催化材料 光催化 環境修復 清潔能源生產
摘要：隨著工業的快速發展以及人口增長對能源的巨大需求,化石燃料的過度消耗導致了嚴重的環境污染和能源危機,威脅人類未來的生存和發展。光催化技術(Photocatalysis)利用綠色的太陽能為能源,被認為是解決環境污染和能源危機最有前景的技術之一。在太陽光的照射下,光催化劑可以吸收光能并將其轉化為化學能,用于污染物處理和清潔能源生產。因此,光催化技術的開發和應用受到了世界范圍內的廣泛關注。光催化技術的核心是光催化材料。在過去的幾十年里,隨著制備技術的發展以及對光催化技術理解的加深,光催化材料已經從最初的TiO2發展到各種金屬氧化物、硫化物、氮化物以及金屬單質、非金屬和有機光催化材料,其應用也從液相的污染物去除、水分解發展到有機合成和各種氣相光催化反應,包括NO氧化、CO2還原、CH4活化等。目前大部分研究集中在如何提高光催化活性,然而,由于光催化材料主要以粉末形式存在,其具有強烈的聚集傾向,在實際的應用過程中,只有表層的光催化材料可以吸收光能以及吸附污染物,大部分的光催化材料對活性沒有貢獻,導致光催化效率較低。另一方面,粉末的飛散不僅造成回收操作復雜,而且易引起二次污染。近年來,整體式光催化材料(Monolithic photocatalyst)受到了極大的關注,其具有豐富的孔結構和大的比表面積,有效提高了與污染物的接觸面積以及對光能的利用率。此外,整體式光催化材料優異的宏觀特性使其具有極高的可操作性和簡單快捷的回收能力,避免了二次污染。隨著制備技術的不斷發展,整體式光催化材料已經從均相的整體式氣凝膠光催化材料(Aerogel photocatalyst)發展到不同組成的整體式復合型光催化材料(Hybrid photocatalyst),同時,其應用也從簡單的物理吸附擴展到光化學反應,包括環境修復以及清潔能源生產。本?
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