非TiO2基可见光催化活性的半导体光催化材料研究进展一、半导体光催化原理半导体是指电导率在金属电导率(约lO^lC^Q/cnr1)和电解质电导率(<10,0Q/cm)之间的物质。半导体的主要特征是带隙的存在，其电学、光学等性质归根到底是由这一带隙的存在而决定的。半导体粒子与金属相比，能带是不连续的。半导体的能带结构通常是由一个充满电子的低能价带，和一个空的高能导带构成，价带与导带之间存在一个区域为禁带，区域的大小通常称为禁带宽度。当用能量等于或大于禁带宽度的光照射时，半导体价带上的电子可被激发跃迁到导带，同时在价带产生相应的空穴，这样就在半导体内部生成电子、空穴对。由于半导体能带的不连续性，电子和空穴的寿命较长，在电场的作用下，电子与空穴发生分离，迁移到粒子表面的不同位置。它们能够在电场作用下或通过扩散的方式运动，与吸附在半导体催化剂粒子表面上的物质发生氧化或还原反应，或者被表面晶格缺陷捕获，也可能直接复合。二、非TiO2基可见光催化活性的半导体光催化材料研究进展自20世纪70年代以来，非均相光催化技术得到迅速发展，作为一门很有前景的污染物处理技术而受到人们的密切关注。考虑到TiO2具有稳定、高效和低成本等一系列优点，迄今为止，已报道的光催化剂主要以丁102体系为主14,对其进行修饰改性使响应波长红移至可见光区，但由于TiO2自身禁带宽度较大，只能对紫外光有响应，对日光的利用率仍然不高，为此研究新型高效的可见光催化剂成为近年来光催化领域的研究热点，这一思路涉及化学、物理、材料和光电子等多学科的交叉，更富有挑战性。---本文来源于网络，仅供参考，勿照抄，如有侵权请联系删除---1、ABO4型氧化物光催化剂ABO4型光催化剂是一种新型光催化剂，分子式中的A、B原子主要由具有不同d轨道的过渡金属组成。这类催化剂典型的代表就是Bi2MO65,价带由Bi的6s轨道与O的2P轨道共同提供，使价带顶上升，从而具有较小的禁带宽度。为了进一步提高ABO4型氧化物光催化剂的光催化活性，人们还对其进行了掺杂。Ye等研究发现，当负载NiO为助催化剂时，能使它们的催化活性大大增强。其中InVO4由于禁带能宽度最小，对口J见光都显示出一定的光催化活性。Z.GZou等在InTaO4中通过过渡金属离子掺杂，合成了一系列InbxMxTaO4（M=Fe、CmNi）,也发现掺杂Ni后InTaCl^460nm处的吸收显著增强，光催化制氢的效率较掺杂前有明显提高，实现了在可见光下按照化学计量比光解纯水。BiBO4（B=V、Nb、Ta）化合物的禁带能宽度为2.4〜2.7eV,研究表明，它们都能在近紫外光和可见光激发下分解水生成112和O2。KohtaniS等报道BiVO4在可见光下对4-烷基酚光催化降解效果较好，降解速率随烷基长度的增加而加快。2、钙钛矿结构（ABO3）氧化物光催化剂钙钛矿型氧化物是一类结构与天然钙钛矿（CaTiO3）类似的化合物，理想钙钛矿结构为立方晶系。A多为碱金属或碱土金属，B多为过渡金属。一般A位是半径较大的碱金属、碱土金属和稀土金属离子，处于BO6A面体的填隙；B位是半径比较小的过渡金属离子，处于BO6组成的八面体中央。Ishii等以Cr掺杂的SrTiO3作为催化剂，在可见光照射下以甲醇为牺牲剂，能分解水产生H2,但该反应需要较长的诱导期。当用Nb或Ta与Cr共掺杂时，能抑制形成06+和晶格O缺陷，缩短反应所需要的诱导时间，提高光催化活性。Wang等釆用高能球磨法制备了N掺杂的SrTiO3，并通过实验证明了随着N含量的增加,---本文来源于网络，仅供参考，勿照抄，如有侵权请联系删除---3+催化剂可见光吸收能力也相应地增加；当掺杂量达到20%时，对NO的去除能力是市售P25型1^02的1.4倍。傅希贤等[127]认为，ABO3型钙钛矿材料的光催化活性与其结构中氧空位沿BO6八面体的棱迁移机制以曲线而非直线有关。在光催化过程中，当受到能量大于两者之间的能隙(Eg)的光照射后，O2P轨道上的价带电子被激发跃迁到由B位离子的d轨道构成的导带，产生e--h+对，由于ABO3中存在一定量的氧空位，光生电子首先被表面氧空位束缚，再与表面的吸附氧反应生成羟基和超氧基。一方面，它可以作为电子的陷阱而捕获电子，能有效地阻止e--h+对的复合，提高光能利用率；另一方面，...