复合光催化剂对水体中水绵生长的影响文献综述
毕业论文关键词：凝胶-溶胶法；BiFeO3；CNTs；新型复合光催化剂；水绵
改革开放以来，国外许多先进的科技技术传入我国，我国逐渐实现工业化，工业废水的排放量增加。随着生活水平的提高，生活污水的排放量逐渐也逐渐增加。这使得水体中氮、磷等的含量增加，造成水体的富养化。水体溶解氧含量下降，水质恶化，鱼类大量死亡。因此治理水体富养化成为当今世界的难题，是全球存性的环境问题。
目前对水绵水华的治理方法主要有生物法、物理法、化学法，虽然都取得了一定的成效，但是具有费时费力等局限性。为了找到一种有效的治理方法，探索高效、安全的处理方法刻不容缓。用光催化剂进行水体水体富养化的治理，已经渐渐被人们广泛研究。光催化剂主要是半导体，在可见光或紫外光作用下产生电子空穴对，当吸附在半导体表面的O2、H2O及污染物分子接受光生电子或空穴，可发生一系列的氧化还原反应，使废水和废气中的各种污染物完全矿化和降解的一种光化学方法。半导体非均相光催化剂是半导体非均相光催化是一种开始于70年代的高级氧化技术(Advanced Oxidation Processes,AOP),其标志是1972年Fujishima和Honda发现水在TiO2半导体单晶电级上的光致分解反应。而Carey于1976年又发现利用半导体TiO2在近紫外光的照射下可使多氯联苯脱氯去毒,从而开辟了半导体光催化技术在环境保护方面应用的新领域。目前，对半导体光催化过程较普遍的认识是，其价带上的电子受光激发跃迁到导带，在导带形成光生电子，在价带上产生空穴。 由于半导体导-价能带间存在禁带，光生电子和空穴在复合前有足够长的寿命（nanosecond），这使得它们可迁移到催化剂表面并与吸附在那里的分子（OH-、O2、有机物等）发生能量和电荷交换，产生具有强氧化能力的•OH、H2O2、O2-等物质。 这些基团是直接参与化学反应的主要活性物质，也不排除光生电子和空穴直接与反应基质作用的可能性 [4]。这样可以对水体中有害藻类如水绵的生长产生影响。
自从发现TiO2电极能在紫外光作用下分解水以来,这类以TiO2为代表的光催化材料就广泛应用于环境光催化和太阳能敏化等领域。但TiO2也存在一些不足,比如载流子的复合率高、量子效率低、光吸收波长窄、太阳能利用率低等。而钙钛矿型催化剂由于其特殊的结构和较好的催化性能(光响应延伸至可见光区),在光催化领域引起了国内外研究的关注,它被用于光催化分解水制氢、降解有机染料、光降解有机污染物等重要光催化过程,近年来逐渐成为人们研究的热点。TiO2是目前应用最广泛的光催化剂，由于其只能利用紫外光，且光生电子和空穴易复合，因而限制了它的进一步推广和应用，所以人们又研究发现了铋系光催化剂。在早期的光催化研究中，Bi 元素主要作为金属离子对二氧化钛进行掺杂改性；后来发现许多Bi基化合物同样都具有光催化性能，如氧化铋、卤氧化铋、铋酸盐、钨酸铋、钼酸铋以及其他一些比较复杂的Bi基化合物。其中最有代表性的是铁酸铋系列化合物，它们因具有较高的光催化活性和稳定性，近年来越来越受到人们关注。最近的研究发现，溶胶凝—胶法制备的BiFeO3不仅具有光催化性能，而且还具有一定的磁性，是一种可通过磁铁等对其进行回收利用的绿色高效光催化剂。因此，是一种具有广阔发展前景的光催化剂。 BiFeO3光催化剂作为一种新型的半导体材料，无论是在紫外光还是在可见光下均显示出良好的催化活性，特别是在可见光范围内有明显的光吸收，对太阳光光能的利用率大大超过TiO2，最近的研究发现，一系列含铋的含氧酸盐均具有良好的光催化性能，其中具有层状结构的卤氧化铋及钙钛矿、软铋矿结构的铁铋复合氧化物研究的较为广泛。BiFeO3具有简单的钙钛矿结构，其应用主要集中在光催化方面，在污水处理、环境净化、病虫害防治以及光解水制氢等方面也具有广阔的应用前景。
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