基于半導體材料的光（電）催化（指光催化和光電催化）技術可直接將太陽能轉(zhuǎn)化為高能量密度的化學能,是解決目前全球能源危機和環(huán)境污染的有效途徑之一。其中,高效、穩(wěn)定半導體光（電）催化材料的開發(fā)和光（電）催化作用機理的研究是實現(xiàn)這一過程的關鍵步驟和重要基礎。鑒于此,本論文通過異質(zhì)結(jié)構(gòu)筑、晶面調(diào)控、多孔結(jié)構(gòu)設計及納米結(jié)構(gòu)自組裝等多種材料設計手段聯(lián)合采用的策略成功開發(fā)了片對片型m-BiVO4/（001）TiO2異質(zhì)結(jié)光催化劑、海綿狀多孔ZnFe2O4/TiO2異質(zhì)結(jié)光催化劑和納米棒陣列ZnFe2O4光陽極三種高效穩(wěn)定的光（電）催化體系,并從有機物降解和水分解兩個重要應用方面對光（電）催化性能和光（電）催化反應機理等進行了研究。本論文由以下七章構(gòu)成:第1章緒論首先簡述了在全球性能源危機和環(huán)境污染日益嚴重的背景下,太陽能轉(zhuǎn)化利用技術的發(fā)展進程。隨后介紹了有關半導體物理的基本概念和理論,包括半導體能帶結(jié)構(gòu)和半導體/溶液界面的形成等。然后重點綜述了基于半導體材料光（電）催化研究的進展,包括光（電）催化的基本原理、通用實驗裝置、活性評價參數(shù)、半導體光（電）催化材料的發(fā)展（影響活性的主要因素和常用的改性手段）... 

【文章來源】：中國科學技術大學安徽省 211工程院校 985工程院校

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圖１－１?（ａ）?２０１６年美國能源部報道的１９９０年至２０４０年世界能源消耗

石油和天然氣）來實現(xiàn)社會的工業(yè)化，到２０１２年化石燃料在世界能源消耗總量??中仍占有高達８４％的比例。［１］?一方面，隨著全球人口增長和發(fā)展中國家工業(yè)??化，未來幾十年全球能源消耗將急劇增加（圖１．１ａ）。己知的化石燃料儲量相??當于約１４００?ＴＷｙ能量，也就是說大約５０年以后化石資源將被消耗殆盡。而??且，石油和天然氣儲量在全球的分布很不均勻［２］，大部分能源供應主要集中在??少數(shù)國家手中（如圖１．ｌｂ所示）。目前這種發(fā)達國家集中生產(chǎn)和分配策略已經(jīng)??不能滿足發(fā)展中國家的需求，是引發(fā)邊疆爭端和政治沖突的導火索之一。另一??方面，使用化石燃料對全球氣候和環(huán)境造成了巨大危害。在過去１５０年中，化??石燃料燃燒過程產(chǎn)生的二氧化碳（Ｃ０２）以前所未有的速度在大氣中累積，引??發(fā)全球氣溫的快速升高，導致了嚴重的環(huán)境問題。為了緩解這一持續(xù)的氣候變??化及其后果，１３４個國家于２０１６年通過了“巴黎協(xié)定”，承諾迅速減少全球??Ｃ０２排放量。［３］因此

量就可以使得ＶＢ中的電子（ｅ＿）激發(fā)到ＣＢ中，同時在ＶＢ留下空的能態(tài)（即??空穴，ｈ＋），激發(fā)態(tài)的ｈ＋與＾都能參與導電。??光催化劑和光電極材料主要是半導體。如圖１－４所示，半導體可分為本征??半導體和雜質(zhì)半導體。理想情況下，純凈無缺陷的半導體被稱為本征半導體。??在本征半導體中摻入少量的適當雜質(zhì)或者當某些空位、間隙原子及代位原子等??缺陷存在時，一般會在禁帶中產(chǎn)生附加的電子能級，這種半導體稱為雜質(zhì)半導??體。根據(jù)摻雜類型的不同，雜質(zhì)半導體可分為ｎ型和ｐ型兩種。在ｎ型半導體??中，附加能級（ＥＤ）接近ＣＢ能級，附加能級上的ｅ＿容易激發(fā)到ＣＢ，雜質(zhì)原子??成為帶正電的固定離子，通過雜質(zhì)中的ｅ？導電；而在ｐ型半導體中，附加能級??（ＥＡ）接近ＶＢ能級，雜質(zhì)原子很容易捕獲ＶＢ上的ｅ＿成為帶負電的固定離??子，通過由雜質(zhì)帶來的ｈ＋導電。??個??Ｉｎｔｒｉｎｓｉｃ?ｎ－ｔｙｐｅ?ｐ－ｔｙｐｅ??ＣＪＢ?ＣＢ?ＣＢ??ｃ?Ｅｆ???ｕ??ＭＭ：Ｍ?＾??圖１－４半導體能帶結(jié)構(gòu)示意圖。ＣＢ和ＶＢ分別表示導帶和價帶

【參考文獻】：
期刊論文
[1]Enhanced photocatalytic activity of sponge-like ZnFe2O4 synthesized by solution combustion method[J]. Song Sun,Xiaoyan Yang,Yi Zhang,Fan Zhang,Jianjun Ding,Jun Bao,Chen Gao.  Progress in Natural Science:Materials International. 2012(06)



本文編號：3416097