唐先华

自从1972年Fujishima和Honda教授偶然发现TiO2可以光分解水制氢并在Nature杂志上发表论文后，越来越多的人们开始关注光催化的研究。70年代末Frank和Bard[1]又发现了TiO2在紫外光照射下可以降解水中的氰化物，随后人们开始将光催化应用于环境污染控制领域。Hoffmann等人详细地阐述了半导体光催化在整个环境保护领域的应用情况。

虽然光催化技术在光分解水制氢方面的研究并未得到较大的成功，但是在环境治理和污染物净化方面的研究却取得了诸多成果，并且发展迅速。目前看来，光催化材料体系主要可以分为以下几种类别：

1 复合半导体光催化剂

由两种或者两种以上的材料在能带合适的前提下结合在一起而制备出来的光催化剂，复合的新材料既能有效调节单一材料的性能，又会产生出许多新的光化学、光物理方面的特性。当光子激发能较高，半导体间均可发生带间的电子跃迁。由于不同半导体价带和倒带的能级差异，空穴和电子分别聚集在不同的半导体上从而分离载流子，提高光子效率；当光子激发能较低时，仅能激发导带高的电子跃迁至导带较低的半导体上，从而是电子与空穴分离，可被吸收的光的波长范围增加至可见光区。近几年来，对二元半导体复合进行了许多研究，如TiO2/CdS、TiO2/PbS、TiO2/WO3、CdS/Zno、ZnO/ZnS等。这些复合半导体的光催化性能都高于单一半导体。

2 过渡金属掺杂光催化剂

掺杂过渡金属原子到半导体催化剂中，由于过渡金属原子具有较多未饱和的d轨道，半导体的能级结构会发生改变，从而对光激发产生的光生载流子起到俘获作用，而且可以降低电子跃迁所需的能量。……