【摘要】 半导体光催化技术的本质是利用光照下具有强催化活性的光催化剂促进反应的技术。

光催化测试系列2-光催化分解水的催化剂之半导体复合型光催化剂

半导体光催化技术的本质是利用光照下具有强催化活性的光催化剂促进反应的技术。半导体催化剂的优势在于其无毒无害无污染，具有较好的稳定性，可以循环使用。在反应过程中，光催化剂利用自然界广泛存在的且极易获得的太阳能作为能源，不消耗其他能量，且操作条件简单易控制，在常温常压下就可以对有机污染物降解为无机离子等小分子物质，无二次污染。

半导体与绝缘体和导体的结构不同之处在于，能带结构是分为价带(VB)与导带(CB)，而且彼此之间存在一定的禁带，禁带的带隙能常用Eg表示。图1展示了在光照条件下，半导体光催化反应的主要反应过程。可将该过程分为以下四步

 

图1 半导体光催化剂在光照下的反应机理图

 

（1）光催化剂吸收太阳光中能量等于或大于自身带隙能(Eg)的部分光，电子受到激发由半导体的VB跃迁到CB，产生大量的光生电子(e)，而同时VB上形成大量的光生空穴(h+);

（2）半导体内部的光生电子和光生空穴在迁移过程中容易发生体内复合，另一部分电子和空穴顺利迁移至表面，而未发生复合。

（3）半导体表面自由的光生电子和空穴具有很强的氧化还原能力，就会与吸附在半导体上的电子受体、供体发生还原或者氧化反应,生成超氧基团

（4）这些超氧基团与污染物发生氧化还原反应，从而使污染物降解;或者直接水反应，产生氢气和氧气。

 

[1] 杨亚辉，陈启元等，光催化分解水的研究进展[J],2005,17(4).

[2] 张金龙,陈锋，田宝柱，王玉芝.光催化[M].上海;华东大学出版社,2012

 

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