掺杂钨酸铋可见光催化剂的制备结构及性能研究(4)
(4) 在经多次激发后的催化剂Kˊ作用下引发的催化反应。这类反应可记作：
K + hv → K* → Kˊ
A + Kˊ→ (AK) → B + Kˊ
在由Rh-Sn配合物催化的异丁醇脱氢反应中，发现反应按如下机理进行：
MLLˊ+hv ←→ ML+Lˊ
其中ML即为配合物MLLˊ经光激发后生成的活性催化剂。又如使用H4Ru4(CO)12簇合物作乙烯加氢的催化剂时，发现催化剂吸收光后将放出CO，而后变成活性物种等。作为这类反应的一个特例，还有负载在多孔vycor(石英)玻璃上的氧化铌和氧化钽在乙烯二聚反应中都需经光照活化后才有活性。这也可能是由于活性物种需光照后才能稳定。
(5) 光催化氧化—还原反应。这类反应可记作：
K + hv → K*
K* + A + B- → K + A + B
从表观上看，这是催化剂和反应物都已经过活化的催化体系，和第二类反应相对照，最典型的是以Ti02为催化剂时的光催化氧化—还原反应中的一个特例，Ti02上的Pt作为光催化剂分解甲酸时，即按此机理进行。
Ti02 +hv→ Ti02(h+，e-)
h++CH3COO- → CH3COO
e-+H+ → 1/2 H2
尽管按照催化剂和反应物的激发状态可将光催化反应分成上述五种类型，但是实际反应过程是非常复杂的，有待于深入研究。
本论文主要研究的是第二类光催化反应，即用半导体作光催化剂的光催化反应。
1.2.3 纳米半导体光催化剂
1.2.3.1半导体和纳米材料简介
半导体是介于导体和绝缘体之间，电导率在(10-10~104) Ω-1cm-1之间的物质。半导体的主要特征是带隙的存在，其电学、光学的性质归根到底是由这一带隙的存在而导致的。半导体按照载流子的特征分为本征半导体、n型半导体，p型半导体。本征半导体中，载流子是由部分电子从价带激发到导带产生的，形成数目相等的电子和空穴。n型和p型半导体属于掺杂半导体，n型半导体是施主向半导体导带输送电子，形成以电子为多子的结构。P型半导体是受主接受半导体价带电子，形成以空穴为多子的结构。自从硅、锗等半导体材料应用以来，半导体材料单质、化合物、无机物、有机物、无机．有机复合物等各种各样的材料纷纷出现，在电子、化工、医药、航空和军事等领域得到了广泛的应用，已经成为社会发展不可缺少的一个分支。
纳米科技是指在纳米尺寸空间上研究物质的特性和相互作用，并发展为相应多学科交叉的科学和技术。纳米科技是在20世纪80年代末90年代初逐步发展起来的前沿、交叉性新兴学科领域，它在创造新的生产工艺、新的物质和新的产品等方面有巨大潜能。纳米材料可分为两个体系：纳米微粒和纳米固体(包括在纳米尺度上复合的复合体和组装体)。纳米微粒是介于原子团簇和亚微米颗粒之间的领域，是纳米固体的组成单元。其界面组成基元占较大比例，既不同于长程有序的晶体，也不同于长程无序、短程有序的非晶体，而是处于无序度更高的状态，一种长短程都无序的“类气体(gas-1ike)”结构。这种特殊结构是纳米固体产生独特的物理和化学性能的基础[21]。纳米材料基本特征有：量子尺寸效应(Quantum Size Effect) 、表面/界面效应[22-24] (Surface/Interface Effect) 、小尺寸效应[25](亦即体积效应Small Size Effect) 、宏观量子隧道效应(Macroscopic Quantum Tunneling Effect) 、介电限域效应(Dielectric Confinement Effect)。
这些性质是纳米微粒与纳米固体的基本性质，使纳米微粒和纳米固体呈现许多奇异的物理、化学性质，表现出一些“反常现象"，使得纳米结构具有广阔的应用前景。随着纳米材料和纳米技术基础研究的深入和纳米技术实用化进程的发展，纳米技术会大大提升人类保护环境的能力，为彻底改善环境和从源头上控制新的污染源的产生，创造了有利条件。科学家们相信，纳米技术在未来将改变几乎每一件人造物体的特性，材料性能的重大改善和制造模式的改变将引发新的工业革命。纳米技术与环境保护和环境治理的进一步有机结合，将会有助于许多环保难题，诸如大气污染、污水处理、城市垃圾等问题的解决。
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