【光催化介绍】光催化是一种利用光能驱动化学反应的技术，广泛应用于环境治理、能源转换和材料科学等领域。其核心原理是通过光催化剂在光照条件下激发电子，产生具有强氧化或还原能力的活性物质，从而促进污染物降解、水分解制氢等过程。
光催化技术具有环保、高效、可持续等优点，近年来受到广泛关注。本文将对光催化的基本概念、作用机制、常见催化剂类型及应用领域进行简要总结。
光催化简介（总结）
| 项目 | 内容 |
| 定义 | 利用光能激活催化剂，促使化学反应发生的绿色技术。 |
| 基本原理 | 光催化剂吸收光子后，电子从价带跃迁至导带，形成电子-空穴对，进而引发氧化还原反应。 |
| 主要特点 | 环保、高效、可重复使用、适用于多种反应体系。 |
| 常见催化剂 | TiO₂、ZnO、CdS、g-C₃N₄等。 |
| 应用领域 | 污染物降解、太阳能转换、自清洁材料、杀菌消毒等。 |
光催化的作用机制
1. 光吸收：光催化剂在特定波长光照下吸收能量。
2. 电子激发：电子被激发至导带，留下空穴于价带。
3. 电荷分离：电子与空穴分离，避免复合。
4. 表面反应：电子和空穴分别参与还原和氧化反应，生成自由基等活性物质。
5. 产物生成：活性物质与污染物反应，最终分解为无害物质。
常见光催化剂对比
| 催化剂 | 特点 | 优势 | 劣势 |
| TiO₂ | 成本低、稳定性好 | 价格便宜、化学稳定 | 吸收波长较短（紫外光） |
| ZnO | 光响应范围广 | 价廉、易制备 | 易发生光腐蚀 |
| CdS | 光响应能力强 | 可见光利用率高 | 稳定性差、易中毒 |
| g-C₃N₄ | 可见光响应 | 稳定性好、成本较低 | 电子迁移率低 |
光催化的应用
- 环境污染治理：如降解有机污染物、去除重金属离子。
- 能源转化：如水分解制氢、CO₂还原为燃料。
- 自清洁材料：如光催化涂层用于建筑外墙、玻璃等。
- 抗菌消毒：在医疗设备、水处理中应用广泛。
总结
光催化作为一种绿色、高效的催化技术，正在成为解决环境与能源问题的重要手段。尽管目前仍存在光响应范围窄、电子-空穴复合等问题，但随着材料科学的发展，新型光催化剂不断涌现，未来光催化技术将在更多领域实现突破与应用。
