化學(xué)所可見光光催化降解污染物及機(jī)理研究取得系列成果

時(shí)間：2011-09-29 16:51:00

關(guān)鍵字：光催化 SoC 半導(dǎo)體 AN

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[導(dǎo)讀] 在國(guó)家自然科學(xué)基金委、科技部以及中科院的長(zhǎng)期支持下，光化學(xué)院重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室的研究人員在可見光光催化降解有機(jī)污染物及其機(jī)理方面進(jìn)行了十幾年的系統(tǒng)深入研究。最近應(yīng)英國(guó)皇家化學(xué)會(huì)綜述期刊ChemicalSocietyReviews的

在國(guó)家自然科學(xué)基金委、科技部以及中科院的長(zhǎng)期支持下，光化學(xué)院重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室的研究人員在可見光光催化降解有機(jī)污染物及其機(jī)理方面進(jìn)行了十幾年的系統(tǒng)深入研究。最近應(yīng)英國(guó)皇家化學(xué)會(huì)綜述期刊ChemicalSocietyReviews的邀請(qǐng)，撰寫了題為Semiconductor-mediatedphotodegradationofpollutantsundervisible-lightirradiation的綜述論文(Chem.Soc.Rev.2010,39,4206-4219)，系統(tǒng)地介紹了該課題組取得的相關(guān)研究成果。
　　高效安全地消除低濃度、高毒性、難降解有機(jī)污染物一直是環(huán)境化學(xué)領(lǐng)域面臨的最具挑戰(zhàn)性課題之一。利用紫外光光催化原理降解有機(jī)物污染物是國(guó)際上的主要方法之一。然而，由于照射到地球表面的太陽光近一半是可見光，因此如何實(shí)現(xiàn)利用太陽光中的可見光光催化降解污染物是該領(lǐng)域的一個(gè)關(guān)鍵科學(xué)問題。
　　該課題組從1995年開始致力于染料污染物可見光光催化降解及其機(jī)理的研究。研究發(fā)現(xiàn)，染料分子吸收可見光被激發(fā)后可以向半導(dǎo)體導(dǎo)帶注入電子實(shí)現(xiàn)了電荷分離，通過半導(dǎo)體導(dǎo)帶的媒介作用實(shí)現(xiàn)了可見光照射下染料分子和空氣中氧分子的同時(shí)活化，成功地將有機(jī)染料污染物氧化降解。通過對(duì)幾十種染料污染物降解的研究，證明了該原理的有效性和普適性。該研究將TiO2光催化從紫外光區(qū)拓展到了可見光區(qū)域。
　　該課題組還進(jìn)一步對(duì)染料污染物降解的微觀過程進(jìn)行了深入而系統(tǒng)的研究，揭示了一個(gè)與傳統(tǒng)光催化有著本質(zhì)區(qū)別的可見光光降解機(jī)理(圖1)。該機(jī)理不涉及傳統(tǒng)光催化中半導(dǎo)體的帶-帶吸收以及空穴的生成和反應(yīng)，而是利用染料污染物分子吸收可見光誘發(fā)的活性自由基和分子氧的共同作用導(dǎo)致污染物降解。該原理不僅能用于有色染料污染物本身的可見光光催化降解，還在無色小分子污染物的氧化降解、鹵代污染物的還原脫鹵以及可見光光催化合成化學(xué)品等方面有著廣泛的應(yīng)用前景。
　　相關(guān)研究成果先后J.Am.Chem.Soc.,Angew.Chem.Int.Ed.,Environ.Sci.Technol.等刊物上發(fā)表。