光催化及光电催化基础与应用书籍

一、光催化及光电催化基础与应用书籍

催化作用可分以下几种类型：

①均相催化。催化剂与反应物均处于同一相中的催化作用，如均相酸碱催化、均相络合催化等。均相催化大多在液相中进行。均相催化剂的活性中心比较均一，选择性较高，副反应较少，但催化剂难以分离、回收和再生。

②多相催化。发生在两相界面上的催化作用。通常催化剂为多孔固体，反应物为液体或气体。在多相催化反应中，固体催化剂对反应物分子发生化学吸附作用，使反应物分子得到活化，降低了反应的活化能，而使反应速率加快。固体催化剂表面是不均匀的，只有部分点对反应物分子发生化学吸附，称为活性中心。工业生产中的催化作用大多属于多相催化。

③生物催化。生物体内在酶作用下进行的催化反应。酶的催化作用具有高选择性、高催化活性、反应条件温和等特点，但受温度、溶液中的pH值、离子强度等因素影响较大。

④自动催化。反应产物的自我催化作用。在一些反应中，某些反应的产物或中间体具有催化功能，使反应经过一段诱导期后速率大大加快。自催化作用是发生化学振荡的必要条件之一。其他还有电催化、光助催化、光电催化等......

二、光催化课程

在反应中一步直接转化为产物的反应称为简单反应，又称基元反应，化学反应一般分为简单反应和复合反应。如：CO+NO2==CO2+NO即为基元反应。随着人类对物质世界认识的不断深入，化学动力学也由研究现象发展到分子水平，并深入到研究基元反应，从而形成了分子反应动力学。

化学反应式多数情况下不能说明反应的过程。

现实中有的反应是一步完成，而多数的反应需要经历若干个步骤才能完成，例如碳酸钙分解反应。

生成物可以通过同样的路径，沿路返回得到反应物。

三、光催化领域

催化剂表征就是通过物理或者化学检测测试手段，对催化剂的结构，性质给予一个状态说明，用以辅助解释催化剂的特点和特征，物理手段，就是常用的检测手段，红外，紫外，电镜，X衍射，核磁等等，当然还包括常规的各种无力分析法。化学手段，这个根据检测物的不同，方法也不同，但是就是为了说明化学性质，化学结构特征。

催化剂的表征涉及多种表征技术，如低温物理吸附技术、电镜技术、热分析技术、程序升温分析技术、多晶x射线衍射技术、电子能谱法、分子光谱技术、紫外漫反射光谱技术、核磁共振技术、电子顺磁共振技术、原位技术等。

催化在化工、能源、环境、材料、生物、制药、分析等领域被广泛应用。

催化研究涵盖的领域更是包括了能源催化、环境催化、工业催化、电化学催化、化学合成催化、光催化、单原子催化等领域。

90%以上的化学化工工程都是催化反应过程，因此，催化剂的表征与评价研究与应用具有重大的意义。 催化剂的表征涉及多种表征技术，如低温物理吸附技术、电镜技术、热分析技术、程序升温分析技术、多晶x射线衍射技术、电子能谱法、分子光谱技术、紫外漫反射光谱技术、核磁共振技术、电子顺磁共振技术、原位技术等。

四、光催化的应用前景

二氧化钛作为一种氧化物半导体，是太阳能转化研究中的重要材料体系。

其在有机太阳能电池制备、将太阳能转化为环保的化学能等方面有望取得应用，在光催化分解水制氢气和人工光合作用等方面展现出迷人的前景。

针对这一材料体系的研究成为国际上新能源材料研究领域中的热点方向，寻找新的催化材料和高效的能量转换机理是其中重要的科学问题。

五、光催化应用

二氧化钛，化学式为TiO2，由于二氧化钛具有稳定的物理化学性质和优良的光学性质及光化学活性，使其在涂料、塑料、橡胶、化学纤维、造纸、油墨、化妆品、电容器、国防尖端技术、玩具、食品、医药、化学试剂、电焊条、搪瓷、陶瓷、玻璃、耐火材料、冶金、人造宝石、美术颜料、皮革、印染色浆、肥皂、装饰板、沥青砖、聚酯催化剂、光催化、太阳能电池等领域得到了广泛应用。