赵 锐,张森林,屈年瑞,谷建民,王德松

(燕山大学 河北省应用化学重点实验室,河北 秦皇岛 066004)

0 引言

太阳被称为超级“能量仓库”,可以不断地将太阳光照射到地球上,平均每小时到达地球表面的太阳能足以满足人类一整年的能源需求[1-2]。尽管太阳能具有价廉、丰富和清洁的优点,但由于其能量密度低、稳定性差和时区依赖性高等问题,很难被高效地投入应用。利用光催化的相关反应将清洁、可再生的太阳能转化成具有高能量化学能是一种有效的新能源获取方式。由于半导体较强的氧化还原能力,光催化技术已被广泛应用于污染废水的处理,是一种强有力的环境修复策略。此外,光催化裂解水生产清洁氢燃料有望缓解全球能源危机,整个过程可达到清洁、环保和可再生效果[3-9]。最后,合理运用光催化技术可以将CO2(温室气体的主要组成成分)转化为增值化学品(一氧化碳、甲烷和甲醇等),创造巨大的经济效益,同时解决当前由于CO2过量释放引起的能源短缺和环境问题[10-14]。到达地球表面接近一半的太阳光能量都是来自可见光(其范围约400～800 nm),怎样高效地利用可见光成为了光催化领域研究的最大挑战。

无机半导体光催化材料能够利用光能催化分解水和空气中的有机污染物,具有光催化活性高、稳定性好、价格相对较低等优点[15],成为光催化领域降解污染物中研究最为深入的一类光催化材料。然而,由于该类材料带隙较宽,只能吸收波长较短的紫外光,故使得其对太阳能的利用率较低,对有机污染物的降解速率慢,而且受激发后产生的光生电子和光生空穴又很容易复合,从而导致了其较低的光催化性能[6-7,15-16]。……