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《鈣鈦礦型復(fù)合氧化物光催化研究進展》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在教育資源-天天文庫。
1、第18卷第7期化學(xué)研究與應(yīng)用Vo.l18,No.72006年7月ChemicalResearchandApplicationJu.l,2006文章編號:1004-1656(2006)07-0770-06鈣鈦礦型復(fù)合氧化物光催化研究進展牛新書,曹志民(河南師范大學(xué)化學(xué)與環(huán)境科學(xué)學(xué)院,河南省環(huán)境污染控制重點實驗室,河南新鄉(xiāng)453007)摘要:扼要敘述了鈣鈦礦型復(fù)合氧化物(ABO3)作為光催化劑的研究進展。包括結(jié)構(gòu),機理,制備,改性和研究現(xiàn)狀。強調(diào)了結(jié)構(gòu)與性能之間的關(guān)系并對其研究方向提出了自己的見解
2、。關(guān)鍵詞:鈣鈦礦型復(fù)合氧化物;光催化;半導(dǎo)體中圖分類號:O6433文獻標識碼:A[1]Fujishima和Honda在1972年的發(fā)現(xiàn)標志著多相光催化新時代的開始。此后TiO2因其穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)和性能,低廉的價格且無毒無害等優(yōu)點吸引了人們的注意,圍繞TiO2光催化性能的大量研究取得了一定的進展,但TiO2較寬的能隙(32ev)決定了其只能吸收紫外光波。長期以來,受TiO2自身結(jié)構(gòu)和合成條件限制,大量研究集中[2]于陽離子摻雜,目前較為前沿的是陰離子摻[3,4,5]雜,但此方面的研究僅見有少量的文
3、獻報導(dǎo),[6]所得到的可見光催化活性還比較低?？傮w來說,在提高TiO2對太陽能的利用率方面沒有取得巨大突破,因此人們?nèi)栽趯ふ倚碌母咝Ч獯呋瘎?。圖1ABO3結(jié)構(gòu)示意圖鈣鈦礦是地球上最多的礦物,由于其全范圍的電Fig.1SchemeofABO3structure氣性能,人們很早就開始了鈣鈦礦結(jié)構(gòu)的人造晶體的合成以及對其在鐵電、壓電、超導(dǎo)等性能方面的研究與應(yīng)用,另外,在氣敏材料、汽車尾氣凈化、理想的鈣鈦礦晶體為立方結(jié)構(gòu),滿足空間群[7,8,9,10]催化有機合成等方面鈣鈦礦型復(fù)合氧化物Pm3mOh,其
4、中A為較大的陽離子,與12個O配也表現(xiàn)出了良好的性能。近年來,白樹林、傅希位,位于立方體的中心。B為較小的陽離子,與6[12,17]賢等系統(tǒng)研究了鈣鈦礦型復(fù)合氧化物個O配位,位于6個O組成的8面體中心(圖1)。(ABO3)在光催化方面的性能,結(jié)果顯示了鈣鈦礦理想的鈣鈦礦結(jié)構(gòu)中,RA>0090nm,RB>[13]05型復(fù)合氧化物在光催化方面具有潛在的應(yīng)用價0051nm,AO之間的距離應(yīng)為2a/2(a為晶值。本文將對ABO3型復(fù)合氧化物的光催化研究胞參數(shù)),BO之間的距離應(yīng)為05a,3種離
5、子半進展作一綜述及評價。徑應(yīng)滿足下列關(guān)系式:05rA+rO=2(rB+rO)1ABO3型復(fù)合氧化物的結(jié)構(gòu)特征實際情況下,許多ABO3型復(fù)合氧化物不滿足上述關(guān)系式時仍能保持立方結(jié)構(gòu),針對這種情況,Gold[14]schmidt引入了允許因子,t規(guī)定:收稿日期:2004-11-22;修回日期:2005-05-17基金項目:河南省自然科學(xué)基金(0424270073)項目資助聯(lián)系人簡介:牛新書(1954-),男,教授,主要從事無機納米材料研究。Te:l0373-3326335第7期牛新書等:鈣鈦礦型復(fù)合
6、氧化物光催化研究進展77105t=(rA+rO)/2(rB+rO)未復(fù)合的e和h+分別遷移到半導(dǎo)體表面的不同當075t1時,ABO3型復(fù)合氧化物能夠保持穩(wěn)位置時,h+易捕獲能量相匹配的電子而呈現(xiàn)強氧[15]定的立方結(jié)構(gòu),t是BOB鍵角的函數(shù)。相對化性,而e則呈現(xiàn)強還原性,由此半導(dǎo)體產(chǎn)生了氧于A位陽離子而言,B位陽離子半徑較小,電荷密化還原電對。原則上任何氧化電位在半導(dǎo)體價度較大,BO間距較小,是形成穩(wěn)定的鈣鈦礦晶體帶位置以上的物質(zhì)都可以捕獲h+而被氧化,而還結(jié)構(gòu)的主要因素,可將鈣鈦礦
7、晶體視為由BO6八原電位在半導(dǎo)體導(dǎo)帶以下的物質(zhì)都可以捕獲e而被還原。光生載流子存在著被捕獲和復(fù)合的競面體共頂點形成的三維網(wǎng)格,A位陽離子填充于爭,從動力學(xué)角度看,只有吸附在半導(dǎo)體表面的光其中的十四面體空穴中。生載流子捕獲劑才有競爭力。半導(dǎo)體懸浮水溶液在立方結(jié)構(gòu)的ABO3型復(fù)合氧化物中,常見的中其表面吸附的OH,H2O和有機物(Red)本身是A位的正離子空位和O位的負離子空位,而B均可當h+的捕獲劑,具體反應(yīng)如下:位陽離子因其電荷較大且半徑較小,形成空位是+?+h+H2O!HO+H熱力學(xué)不允許的,
8、但當B位陽離子為低價離子如+?3+h+OH!HOB時,B位空位可能出現(xiàn)。+?+h+Red!Red2ABO3型復(fù)合氧化物的能帶理論e的捕獲劑可以是半導(dǎo)體表面吸附的氧或重金屬x+及其光催化反應(yīng)機理離子M。具體反應(yīng)如下:x+(xy)+M+ye!M?O2+e!O221ABO3型復(fù)合氧化物的能帶理論?[8,16,17]O2可以進一步引發(fā)下列反應(yīng):傳統(tǒng)觀念認為,在ABO3型復(fù)合氧化物?+?O2+H!HO2中,A為催化惰性組分,起到調(diào)節(jié)BO鍵
