Классификации фотокаталитических наноматериалов

Катализаторы широко используются во всех сферах жизни во всем мире, и теоретические исследования катализаторов получили большое развитие в области чистой энергетики, защиты окружающей среды и других аспектов. Среди них фотокаталитический материал относится к полупроводниковому каталитическому материалу, необходимому для протекания химической реакции в условиях света. Фотокаталитическая технология стала идеальной технологией контроля загрязнения окружающей среды благодаря своим уникальным свойствам, позволяющим напрямую использовать солнечный свет при комнатной температуре для полной минерализации различных органических загрязнителей без вторичного загрязнения. В последние годы исследователи из многих дисциплин в моей стране присоединились к области исследований фотокатализа, что сделало ее более активной и быстро развивающейся областью. В то же время тОбласти защиты окружающей среды и новой энергетики быстро развивались  в последние годы, и фотокаталитические материалы пользуются огромным  спросом на рынке.

Итак, какие существуют типы фотокаталитических материалов?

1. Нанофотокаталитические материалы с драгоценными металлами, графеном и углеродными нанотрубками, нанесенными на поверхность, такие как нанооксиды TiO2, Fe2O3, WOx, Al2O3, CuO, NiO, ZnO и другие поверхностно-нагруженные драгоценные металлы;

2. Нанополупроводниковые фотокатализаторы с поверхностной связью, такие как CdS-ZnO, CdS-SnO, CdS-TiO2, CdSe-Tioz, SnO-TiO2 и т. д.;

3. Фотокатализаторы со структурой оксида перовскита, такие как BaTiO3, SrTiO3, LaFeO3 и т. д.;

4. Нанесенные на  адсорбент фотокатализаторы ,  такие как TiO2 и ZnO на поверхности адсорбентных носителей (таких как диоксид кремния, цеолит, оксид алюминия, активированный уголь);

5. Нанооксиды металлов, такие как TiO2 , Fe2O3, WO3, SnO2, CuO, Al2O3, ZnO и т. д .

Нанотриоксид вольфрама (WO3)  обладает сильной способностью поглощать электромагнитные волны, может использоваться в качестве превосходного материала, поглощающего солнечную энергию, и невидимого материала, а также обладает хорошей стабильностью. Наночастицы триоксида вольфрама имеют большую удельную поверхность, значительный поверхностный эффект и особые каталитические характеристики. Как соединение переходного металла, нанооксид вольфрама (WO3)  представляет собой широкозонный полупроводник n-типа и потенциально чувствительный материал.

Теоретическая основа использования полупроводниковых наночастиц в качестве фотокатализаторов состоит в следующем: с одной стороны, квантовый размерный эффект будет увеличивать энергетическую щель полупроводника, потенциал зоны проводимости становится более отрицательным, а потенциал валентной зоны – более положительным. Это позволяет получить более сильную окислительно-восстановительную способность; с другой стороны, удельная поверхность наночастиц намного больше, чем у обычных материалов . ТПлощадь поверхности наноматериала размером с рисовое зерно эквивалентна размеру футбольного поля. Наноматериалы обладают сильной способностью адсорбировать загрязняющие вещества, что очень полезно для повышения скорости каталитической реакции; кроме того, чем меньше размер частиц, тем меньше вероятность рекомбинации электронов и дырок и тем лучше эффект разделения зарядов, что приводит к улучшению каталитической активности.