光催化创业(光催化项目)

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光催化项目

光反应器一般指光催化反应器。光催化反应器按光源的照射方式可分为非聚集式反应器和聚集式反应器。

光催化项目计划书

随着光催化技术的发展,大量的化合物半导体被用作光催化材料,然而广泛的研究表明化合物半导体禁带宽度过大、光稳定差、光量子效率低等缺点严重限制了其自身的发展。为克服多元光催化材料的缺点,大多数研究者往往采用掺杂、复合等方法以调节光催化材料的能带结构,加强材料对可见光的吸收,提高光生载流子的分离效率及材料的光稳定性。然而,单质类光催化材料的出现极大的丰富了目前光催化材料的种类和内涵,其简单的组成和优良的光催化性能使之迅速成为当前光催化研究领域的热点。鉴于此,本论文将开展针对单质类光催化材料的制备、光催化性能以及光催化机理的探索性研究结合不同单质材料的XRD、SEM、TEM、UV-Vis DRS、XPS等表征测试数据和光电测试结果,考察单质薄膜材料晶型、组成、形貌、厚度等对材料光催化性能的影响。主要研究成果如下：1、利用电化学沉积方法成功制备出了非晶态单质硒薄膜,随沉积时间增加会引起薄膜表面形貌发生变化,膜厚对硒薄膜的吸光范围有所影响,且电流时间曲线测试表明膜厚是影响薄膜光电催化性能的重要因素,沉积2小时所得硒薄膜具有最佳的光电催化性能。电化学测试结果表明实验所获硒薄膜为n型半导体,具有较好的可见光吸收性能,可见光下能有效的降解亚甲基蓝。单质硒薄膜的光催化机理与传统半导体化合物光催化剂类似,实现染料的光催化降解。2、利用电沉积法成功制备出了具有半金属性质的单质Bi光催化材料。光电及ESR测试表明金属性的单质Bi在光照下能明确的产生光生载流子,氧化OH-产生羟基自由基。单质铋薄膜表面存在非晶氧化层,除去该层氧化物后铋薄膜的光电流强度提高到原来的4.4倍,说明Bi薄膜的光催化活性源自半金属性的单质Bi。发现电沉积铋薄膜能有效的光氧化降解NO,并有稳定的光催化性能,具备表面等离子体共振和带间跃迁两种光吸收途径。通过对半金属铋的能带结构分析,提出了深层价带能级和导带能级参与的金属光催化反应机理。利用磁控溅射法制备出了具备半金属性质的单质铋薄膜。发现溅射制备的Bi薄膜随膜厚的增加其紫外可见光吸收曲线表现出近似带边吸收的光吸收特性,发现铋薄膜的吸光特征与铋薄膜各向异性的光响应有紧密关系,发现调节铋薄膜的a/b轴比率分布情况可增强铋薄膜的表面等离子体吸光性能。解释了最终光氧化产物为NO2的原因,并提出了NO在溅射铋薄膜上的光氧化降解机理。3、利用电沉积法制备了单质Sn薄膜。与Bi薄膜类似,Sn薄膜表面也存在一层尺寸在纳米范围的非晶氧化层,且光照会导致氧化膜膜厚和晶化程度的增加。实验结果表明Sn薄膜存在带间跃迁和等离子体共振两种光吸收方式,其中前者由表面氧化层中存在的Sn02和SnO的带隙吸收引起,而后者则是由表面氧化层覆盖下金属Sn颗粒的表面等离子体共振吸收引起的。光电实验表明表面氧化膜的厚度或晶型是影响光电流大小的关键因素。光电实验还证明沉积Sn薄膜可以在电辅助条件下光解水产氢。金属Sn颗粒与表面氧化层的功函数的差异,引起Sn02和SnO能带向上发生弯曲,结果导致氧化物的导带电位明显负移,产生了催化氢还原的能力。本论文以单质类光催化材料(Se、Bi、Sn)为研究对象,研究其光催化行为,以光电性能和催化活性为研究重点,探究三种材料的催化机理,本论文采用电化学沉积技术和磁控溅射沉积技术制备硒(Se)、铋(Bi)、锡(Sn)单质光催化薄膜材料。通过改变电化学沉积和溅射沉积参数来获得具有不同形貌、组成颗粒尺寸及厚度的单质薄膜材料。利用电化学测试手段考察不同光照条件下各单质薄膜材料的光电响应曲线,获得相应的光电催化性能。针对不同单质薄膜材料,分别采用染料降解、氮氧化物氧化以及光解水制氢等手段考察材料的光催化活性。

光催化项目财务分析

(1)紫外光的吸收范围较窄，光能利用率较低，其效率还会受催化剂性质、紫外线波长和反应器的限制，短波紫外线(波长小于1700A)比长波的效果好，但短波紫外光较难获得。

　　(2)光催化需要解决透光度的问题，因为某些废水(如印染废水)中的一些悬浮物和较深的色度都不利于光线的透过，会影响光催化效果。

　　(3)目前使用的催化剂多为纳米颗粒(太大时催化效果不好)，回收困难，而且光照产生的电子一空穴对易复合而失活

光催化装置

光催化是在一定波长光照条件下，半导体材料发生光生载流子的分离，然后光生电子和空穴在与离子或分子结合生成具有氧化性或还原性的活性自由基，这种活性自由基能将有机物大分子降解为二氧化碳或其他小分子有机物以及水，在反应过程中这种半导体材料也就是光催化剂本身不发生变化。这种半导体光催化剂在光催化反应过程中起的作用就是光催化作用。

光催化净化装置

现在在水处理上实际应用光催化最好的是日本的三菱公司，他们在印度实际上是使了用沸石细粒吸附纳米二氧化钛，在太阳光的照射下对印度的不合格的饮用水进行处理，达到了饮用的标准。不是我没有注意到你的提问中提到的是“污水”，是先说明目前只能做到把还不太干净的水，经过光催化的处理，可以做到把少量的化学物质分解掉；把大部分的细菌杀灭，使原来还不合格的水达到了饮用标准。

至于含有COD几百几千甚至于几万毫克/每升的污水，打一个比方，蚂蚁可以搬掉沙粒，有足够搬动沙粒的能力，但是要搬掉一个沙堆，除非你有足够的耐心。

现在光催化在空气净化中已经广泛的被应用，建筑物的各种涂料大量的生产和销售，但是可以用在水中的光催化涂料，还没有。

另外要想取得良好光催化效果，任何半导体光触媒都是颗粒越细，表面积越大，效果越好，这就给实际应用带来了困难，纳米级的光催化颗粒只能附着在纳米级的涂层的表面，或者必须解决一个回收再利用的问题。

光催化很难解决废水中的大量的污染物质，这是弱点，现行的大规模水处理技术成本低，效率高，但是对部分化学物质和药物的残留相对比较多，而光催化却对这些难以处理的物质包括二恶英这样的物质反而有特效。

所以应该把光催化用在整个污水处理流程中的后道工序中，扬长避短，才能保证最后处理好的水能够达到比较高的标准。

光催化产业

光催化材料的研究方向

1）水污染治理

随着工业化和现代化的不断发展，环境污染问题日趋严重，水污染是其中重中之重。相比传统水污染治理方法，光催化法绿色环保、无二次污染。除了常见的各种染料，如亚甲基蓝 (MB)、罗丹明 B (RhB)、甲基橙 (MO) 等，其他无色的污染物，比如苯酚、双酚 A(BPA)，或者各种抗生素农药等都可以降解掉。此外，光催化还可以将水体中的有毒重金属离子，如 Cr6+、Pt4+、Au3+ 等还原为低价离子，减弱其毒性。

2）水分解

传统的化石能源储量有限，且燃烧后会造成温室效应和环境污染，如何制造清洁可再生能源是研究热点。利用光催化将水分解为 H2 和 O2，用氢能源取代化石能源，生态环保、成本低。但目前产氢效率还比较低，距离实际工业化应用还有很长的路要走。

3）CO2 还原

随着大气中 CO2 浓度不断增加，温室效应越发明显，极端气候频发，如何降低大气中 CO2 含量是函待解决的重大问题。利用光催化技术，将 CO2 还原为甲烷、甲醇、甲酸等有机化合物，具有很高的应用价值。

4）空气净化

空气中含有的污染物主要有氮氧化物 (NO2，NO 等)，硫氧化物(SO2，SO3 等)，各种挥发性有机化合物(甲苯、苯、二甲苯、乙醛、甲醛等)。目前处理空气污染常见方法为物理吸附或者借助贵金属降解，物理吸附适用面广，但只适合于浓度较高污染物；贵金属降解成本高，且条件苛刻，耗能高，效率低，只适用于有经济条件的工厂。光催化作为一种新型的绿色环保技术，成本低，适用面广，显示出广阔应用前景。

5）抗菌

抗菌材料分为有机和无机两类，而有机材料抗菌性弱、耐热性差、稳定性较差等特点限制了其使用，并逐渐被无机抗菌材料取代，而负载有银、铜等金属离子的无机杀菌剂能使细胞失去活性，但细菌被杀死后，可释放出致热和有毒的组分，如内毒素。而 TiO2 等光催化剂不仅能杀死细菌，还能彻底降解有毒组分。

6）有机合成

传统有机合成经常使用到有害有毒或者危险试剂，且一些反应条件苛刻，而光催化有机合成反应条件温和，具备高选择性，简单环保，成为有机合成研究热点。目前，光催化在有机合成中的应用有：

(1)醇，胺，烯烃和烷烃的氧化或芳香族化合物羟基化反应；

(2)用亲核试剂活化、官能化 α-C-H 键以构建新的 C-C 或 C-X(X = O，N 或 S)键；

(3)将硝基苯还原成氨基苯或偶氮苯等等。

当然光催化的研究方向绝不止上面提到的这些，比如自清洁、太阳能电池等等。总而言之，光催化是一个充满朝气与挑战的领域，其中一些技术能实现大规模生产和应用的话，将对人类生活带来莫大的改善。

光催化材料制备就业前景

光催化就业面很广；

可以静心搞理论研究；

可以开发新催化剂及新工艺；

可以搞生产及管理；

与化学化工沾边的所有职业均可以选择；

我国目前真正从事催化剂研究及生产的人数约五六千，大部分人到与之相关的方向就业；

今后几年,光催化材料专业的就业形势，一定会更好,催化的发展必定会更加快。

光催化环保科技

光催化能够在污水净化中的应用

光催化技术已经在我国的一些 区域 中有 了一定 的发展 。目前 随着光催化技术 的开展 ，在一定程度上 大大降低了反渗透污水 的 淡化组成的成本，使得饮用污水在一定程度上大大降低了其成 本 。在光催化技术 中，常常会使用到催化剂技术 的运用 ，可 以直接 淡化污水 ，但 是在去除污水 中有机物 、胶体 、细菌以及悬浮物的功 能上无法实现，因此近些年来，采用膜蒸馏技术能够在一定程度 上有效解决上述问题，对于盐离子 、胶体和大分子的脱离有较大 的帮助，对于设备的要求也较为简单，操作也较为便捷，并且膜使 用的寿命也较长，具备能耗低等优点。

在光催化反应中是很好的光生电子的接受体另外，由于反直 O也起到 OH·自由基清除剂的作用。 由于 pH值对 TiO的表面态 和溶液中的相关反应及 TiO的平带电位都有影响、pH值对光催 化反应 的影 响比较复杂 pH值增加 ，阳极光生电流减少 ，只能说明 反应对 此有一定 的影 响。

光催化技术的应用领域

很多工业废水直接能够排入到水体中，这些工业废水一方面 成分较为复杂，工业废水中常常含有不同浓度以及不同成分的化 学物质，很多化学物质甚至具备有较高的经济价值，同时具有一 定的毒性。为了保护我国的水体环境不受到污染，需要对这些水 体 中的成分进行 回收 ，必须针对排放 的工业废水进行有效 的净化 处理，采用光催化技术，可以针对工业废水中的物质进行循环的 使用，一方面能够降低环境的污染 ，另外一方面能够保证物质的 循 环使用 。光催化技术 目前 已经主要运用到 以下几个工业废水的 处 理中 ：造纸工业 、金属 飞鼠处理 、印染工业 、电镀工业 等等。

光催化技术简介

光催化原理是基于光催化剂在紫外线照射下具有的氧化还原能力而净化污染物。

光催化技术作为一种高效、安全的环境友好型环境净化技术，对室内空气质量的改善已得到国际学术界的认可。

1967年藤岛昭教授在一次试验中发现光催化反应，光催化技术是一种在能源和环境领域有着重要应用前景的绿色技术，在光的照射下可将有机污物彻底降解为二氧化碳与水，同时光催化材料自身无损耗，被环保界认为是21世纪环境净化领域的革命性突破，被誉为“当今世界最理想的环境净化技术”。

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