光催化

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光催化是利用太陽能的有效方法。通過光催化將水分解製備氫氣和降解污染物是光催化的兩大用途。它是基於太陽光將半導體的電子從價帶激發到導帶後,產生光生電子和空穴,電子具有還原作用,而空穴具有強氧化作用,導致了水分子的分解或污染物的降解。

然而很多傳統的光催化劑只能在紫外光下工作。下圖是不同半導體受激發所需要的能量。

以 TiO2 為例, 產生空穴和電子需要的最長波長為

而太陽光中紫外光能量僅占約 4%。為了更高效地利用太陽能,學者們合成了一系列可見光響應的光催化材料,如 N-摻雜 TiO2、AgPO3、In1-xNixTaO4(x=0-0.2), C3N4。其中, N-摻雜 TiO2 和 AgPO3 可分別將吸收邊擴展到 500 和 480nm,從而在可見光照射下有效地降解甲基橙、亞甲基藍、羅丹明 B 等染料污染物。

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