多孔富缺陷半导体应用于光催化降解废水有机污染物

多孔半导体材料具有大的比表面积、反应物与产物的择优选择性、光子与电子的传输微通道,极利于促进光催化反应进程,提升催化效率,在废水有机物的吸附与光催化方面有着重要应用。多孔半导体独特的结构在废水有机物处理过程中可发挥出光化学、动力学及电子学上的优势:大孔结构可作为光扩散与传输路径增加光子的吸收率;介孔孔道对物质具备特定的选择性,对复杂反应体系显得尤为重要;微孔能为电荷传导与迁移提供微观通路。结构缺陷以往被认为是光催化反应中的不利因素,会成为电子-空穴对的复合中心,缩短光生载流子的寿命,降低反应效率。近来研究者提出了新观点:结构缺陷能为光催化过程提供更多的反应场所和活性位点,表面缺陷的储氧作用可促进光催化氧化反应进程,晶格缺陷可作为光生电子迁移的微观通道。将缺陷位引入多孔构架设计成多孔缺陷结构,缺陷位的引入可显著增强多孔结构的光电及催化性能,在废水有机物光催化反应中突显出储氧作用、载流子分离与传输效应及优良的的催化性能。半导体多孔结构协同缺陷活性位极大地促进了光催化反应进程,提升了废水有机物光催化氧化分解效率,缺陷活性位与多孔结构相结合将是光催化剂设计的一个新方向。本文概述了多孔半导体材料在光催化反应中的结构优势、多孔半导体微纳结构的“导向合成”与缺陷位设计、多孔缺陷半导体在光降解废水有机物过程中的光电效应及作用机制,并提出结构缺陷作为光生载流子复合中心的负面效应是应用研究中需要克服的问题,分析及展望了多孔缺陷结构光催化剂的应用前景,为制备高效降解废水有机物的高活性光催化材料提供设计思路。