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对光催化的认识与感想 走向美好世界之路——光催化技术 随着人类日益增长的能源需求与能源日益短缺矛盾的加剧，新能源尤其是太阳能的开发利用也显现出更加重要的位置。光催化以其反应条件温和、能直接利用太阳能转化为化学能的优势，备受科研人员的关注。 光催化能将太阳能转变为化学能，例如光解水制氢、光还原二氧化碳等，如果能够大规模地应用，将可以有效地缓解上述矛盾。此外，光催化还可以利用太阳能降解有机污染物、还原重金属离子、实现自清洁等，因而也是一种理想的环境污染治理技术。光催化在能源及环境保护领域中均显现出巨大的应用前景。 神奇的光催化技术 随着工业革命的完成，人类社会步入了一个崭新时代。尤其进入21世纪以来，科技的发展更是日新月异，人们的生活水平也相应达到了一个前所未有的高度。但在科技进步、经济高速发展的同时，却面临了全球性的能源短缺与环境污染等重大问题。这些问题与我们息息相关，可以说关系着人类的未来。因此在重视物质文明进步的基础上，我们更要重视对与之相伴的能源与环境的问题。如何在减少资源消耗的同时获得最大的产出，如何在开发资源的同时最大限度地保护环境，如何利用已有的资源去开发新的资源，对此，我们应当仔细考虑合理开发和利用已有的资源，以及找到新的途径去获取新的资源和保护环境。 以半导体材料为核心的光催化技术则为我们提供了一种比较理想的能源利用及污染治理的新思路。光催化技术可以利用太阳能分解水制取绿色能源氢气，可以缓解或部分解决能源危机；利用太阳能降解有机污染物、还原重金属离子等，还能保护土壤及水源，有效地改善我们的环境。 光催化是一个崭新的领域，其本质是在催化剂下所进行的光化学反应，因而结合了光化学与催化化学。其基本原理是当能量光子匹配时，电子受激跃迁，形成光生电子-空穴对，在光照下不断地与吸附在催化剂表面的物质发生氧化还原反应，从而将光能转变为化学能（与水作用）或达到污染物的降解（与有机物或重金属离子作用）。 半导体光催化反应按传统理论可以分为三个步骤：首先是载流子的生成过程，价带上的电子（e-）受到光量子的激发进入导带，在价带上形成带正电的空穴（h+），电子与空穴这对光生载流子具有与带隙对应强度的还原与氧化能力；其次是载流子的迁移过程，一部分光生载流子会由于碰撞、缺陷等原因在半导体内部发生复合，而另一部分寿命较长，迁移率较高的则会向表面迁移；最终是载流子参与反应的过程，迁移到半导体表面的活泼空穴与电子与环境中的物质发生作用，完成光催化过程。 本文来源：https://www.dywdw.cn/763fca5951d380eb6294dd88d0d233d4b14e3ff0.html
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2023-12-17
