2018-06-10

提醒自己一下，

黑鈦作為光催化材料，石墨烯作為吸附材料，「先吸附、再光催化」的機理比以石墨烯做光催化材料更有商業化的可能

！

2018-05-15

光催化效率的評價受很多因素的影響，比如：

1）。

用來評價活性高低的參考物的選取；

2）。

光催化劑本身的吸光率和評價中使用光源的波長與強度；

3）。

光催化反應中電子空穴再結合的防止；

4）。

氧化反應開始後的後續反應；

5）。

禁電子帶和導電帶的電位的影響。

比如活性參照物的選取，如果使用被氧化的有機物，那就會對許多還原能力強的光催化劑不公平，反之亦然。另外選取不同的實驗方法，同一種參考物得到的結果也會不同。再比如第二條，單單是為了增加光催化劑的吸光率，就有無機物摻雜、金屬離子奈米包裹、色素包裹等等方向。另外，最為關鍵的是光觸媒的具體反應機理還並沒有解釋清楚。比方說有機物到底是被禁電子帶產生的空穴氧化，還是由空穴產生的

OH

基氧化，亦或者不同的有機物氧化方式不同等，這些種種基礎問題還在不斷地被研究爭論著。

現在讓催化劑獲得可見光光催化效果一般是在禁帶加入雜質能級，使得能帶變窄，這樣就可以使得光催化劑的吸收光譜紅移，利用太陽光中的可見光。

現在的問題是如果禁頻寬度太窄，會使得光生電子空穴的氧化還原能力變弱，縱使獲得再多的光生電子空穴也無法提高催化劑的光催化能力；而禁帶太寬雖然獲得光生電子空穴的氧化還原能力很強，但是又無法利用可見光

，所以光催化的效率按照我們現在改進的方法很難有數量級的提升。

現在主要從吸光效能、能帶調控、複合材料等方面進行改進，從而增強光的利用率，降低光生電子的複合率等方式

。

綜上，在光觸媒基本反應機理都沒有解釋清楚的今天，再加上各個方面對光催化效率都有影響的條件下，使得提高光催化劑的效率變得十分困難。所以，這篇文章也點評了石墨烯光催化網走巧門的內容，各位也可以去看看內容。

2015-07-15

光催化反應就是在光的作用下進行的化學反應。光化學反應需要分子吸收特定波長的電磁輻射，受激產生分子激發態，然後會發生化學反應生成新的物質，或變成引發熱反應的中間化學產物。而光化學反應的活化能來自於光子的能量。石墨烯被用來與半導體材料複合製備新型光催化劑的研究歷史較短，其增強光催化作用的機制可歸結為以下三種：

作為半導體受激發電子的收集者和傳遞者

、

拓寬半導體的光吸收範圍

、

增強吸附反應物的能力

。

1、作為半導體受激發電子的收集者和傳遞者

半導體一般由填滿電子的低能價帶 （

VB

） 和空的高能導帶 （

CB

） 構成，價帶和導帶之間存在禁帶。當用能量等於或大於帶隙能 （

Eg

） 的光照射半導體時，半導體吸收光子能量，價帶上的電子被激發躍遷至導帶，在價帶上產生相應的空穴，從而產生電子（

e-

） 空穴 （

h+

） 對，電子和空穴要麼遷移到表面，進一步參與氧化還原反應，要麼發生再複合，這些電子、空穴往往只有納秒級的壽命。

當把石墨烯引入到光催化系統中，由於石墨烯極快的導電速度及獨特的二維平面結構能夠提高光生載流子向半導體，進而向反應物表面遷移的速率，增加電子的平均自由程，降低光生電子與空穴的複合，提高光催化量子效率。

2、拓寬半導體的光吸收範圍

石墨烯與半導體複合時，在比較有利的反應條件下，半導體與石墨烯可能發生一定程度的化學作用而在兩者表面甚至一定深度上形成

M-C

或

M-O-C

（

M

表示金屬） 摻雜化學鍵，類似於半導體的碳摻雜，形成摻雜能級，使半導體的頻寬變窄，發生一定程度的紅移，從而擴充套件對可見光的迴應。

3、增強吸附反應物的能力

石墨烯中大量的

π

電子和其獨特的單原子層二維平面結構可與汙染物分子之間發生

π-π

作用， 提高汙染物在複合光催化劑上的吸附效能，從而提高光催化降解效率。此外，相比於其它幾何結構的碳奈米材料 （石墨、炭黑、活性炭、碳纖維、碳奈米管、富勒烯等），石墨烯的單原子層二維平面結構具有最大的比表面積，可以為反應提供額外的空間，同時也非常有利於半導體材料的分散，比如減少團聚，增進半導體與汙染物的接觸等。

分類

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