纳米金催化剂在可见光下降解氯苯开题报告.doc

毕业设计(论文)开题报告 学生姓名 学 号 所在学院： 专 业： 设计(论文)题目：纳米金催化剂在可见光下降解氯苯 指导教师： 年 月 日 1．结合毕业设计（论文）课题情况，根据所查阅的文献资料，每人撰写 2000字左右的文献综述： 文 献 综 述摘要：采用沉积-沉淀法制备了催化剂通过掺杂可有效提高光催化活性，拓宽其光响应范围。 关键词， 引言 属离子掺杂TiO2能提高光催化剂的催化活性，由此人们提出了多种掺杂机理模型。其中以运用半导体缺陷理论，从能带结构及载流子的传递过程等角度来阐述比较符合TiO2掺杂光催化的本质。Choi［］从电子－空穴的产生、载流子的捕获、电荷的迁移、光生电子和空穴的复合、催化剂表面电荷的传递等方面研究掺杂纳米TiO2光催化剂的掺杂机理。认为金属离子掺入TiO2后，改变了TiO2电子能级的结构分布。光催化机理主要步骤表示如下： （1）电子－空穴的产生： TiO2＋hv→e－h＋； Mn＋＋hv→M（n＋1）＋＋e－； Mn＋＋hv→M（n－1）＋＋h＋ （2）载流子的捕获： Ti 4＋＋e－→Ti3＋； Mn＋＋e－→M（n－1）＋， M n＋＋h＋→M（n＋1）＋； ＞OH－＋h＋→＞OH（3）电荷的迁移： M（n－1）＋＋Ti 4＋→M n＋＋Ti3＋； M（n＋1）＋＋＞OH－→M n＋＋＞OH（4）光生电子和空穴的复合： e－＋h＋→TiO2； Ti3＋＋＞OH→Ti 4＋＋＞OH－； M（n－1）＋＋h＋→M n＋；M（n－1）＋＋＞OH－→ M n＋＋＞OH－； M（n＋1）＋＋e－→M n＋； M（n＋1）＋＋Ti3＋→M n＋＋Ti4＋e-cb（或Ti3＋，M（n－1）＋）＋O→O－； h-vb（或＞OH－，M（n＋1）＋）＋R→R＋ 金属离子的掺入可在半导体晶格中引入缺陷位置或改变结晶度等,影响了电子—空穴的复合或改变了半导体的激发波长,从而改变了光催化剂的光催化活性 表面等离子体（surface plasmon，SP）是一种电磁表面波，它能够被电子或光波激发，在纳米金属表面场强最大，在垂直于界面方向呈指数衰减。表面等离子体是目前纳米光电子学科的一个重要研究方向，受到了包括物理学家、化学家、材料学家和生物学家等多个领域人士的极大关注[17,18,19]。表面等离子共振（surface plasmon resonance，SPR）是一种由电子或光照射某些纳米金属表面引起的量子光电现象。当入射光频率和纳米金属表面电子振荡频率相近时，光子的能量可转移至金属表面的等离子体，该能量转移在某一特定的光波长或入射角度处达到最大。由于等离子体的运动与电磁场的运动紧密耦合且存在集体运动模式，此时能量转移会引起金属表面电子发生谐振，即表面等离子体共振[20]。贵金属纳米粒子的光学特性在古代就有所应用，最早被发现是用于玻璃、陶瓷等的染色。最富盛名的是陈列于英国博物馆的第四世纪罗马酒杯（Lycurgus cup）[21]，它能够随着入射光波长的变化而改变颜色。在白天光线照射下，酒杯的颜色呈现为绿色，而晚上在白色灯光照射下呈现洋红色。Zhu 等[22]认为，在惰性载体（ZrO2、SiO2 等）上，纳米金粒子对可见光有较强的吸收主要是由于纳米金粒子表面的等离子体共振效应SPR，使导带电子偏离原子核，出现电荷偶极，从而诱导亲电子或亲核反应。同时，纳米金粒子对紫外光也表现出较强的吸收，在UV 光照射下，纳米金粒子的5d电子跃迁到6sp 带上，发生了带间跃迁。这就意味着几乎整个太阳光谱都可以用于驱动纳米金粒子表面上发生的光催化反应。他们提出光驱动催化氧化反应的机制：在一定波长范围的可见光照射下，SPR 作用可以引起纳米粒子迅速升温并超过能垒促进反应发生[23,24]；其次，局部振荡电磁场和极性分子间的相互作用也有助于分子活性的增强，从而诱导空气中的甲醛在室温条件下被氧化成为可能的产物[25]。 参考文献 [1][17] Stefan A Maier. Plasmonics and Applications[M]. Berlin：Springer，2007. [18] http://en.wikipedia.orp/wiki/Surface plasmon resonance. 2012-01-05. [19] Schasfoo