2004 [功能材料] 光催化太阳能转换及环境净化材料的现状和发展趋势

邹志刚 等：光催化太阳能转换及环境净化材料的现状和发展趋势83光催化太阳能转换及环境净化材料的现状和发展趋势 邹志刚１，赵进才 2，付贤智 3，张彭义 4，陈军 5，朱鸿民 6，叶金花 7(1. 南京大学 环境材料与再生能源研究中心，江苏 南京 210093；2. 中国科学院 化学研究所，北京 100080； 3.福州大学，福建 福州 350002；4. 清华大学，北京 100084；5. 南开大学，天津 300071； 6. 北京科技大学，北京 100083；7. 日本国立材料研究所, 环境材料研究中心，茨木 305-0047，日本) 摘 要：21 世纪人类面临的最大课题是能源和环境 我们提出了经济有效净化空气以防范疾病通过室内 空气传播的严峻课题。 如何经济有效地净化水和空气 是我们所要解决的重大科学挑战。 同时，研究和开发能替代化石能源的“清洁”能 源已成为世界各国政府可持续发展能源的战略决策， 可再生能源被认为是 “战略能源”美国总统布什 2003 。 年 2 月 6 日提出了“氢经济”计划，宣布美国在未来 五年将投入 17 亿美元，在能源领域集中其主要力量 进行可再生能源的研究， 2003 年 3 月日本政府正式 启动“新阳光计划” 研究和开发能替代化石能源的 ， 文献标识码：A “清洁”能源，为此投资 30 亿美元以保证上述研究 计划的顺利进行；西方的许多发达的工业国家，如德 国、 法国、 以色列等也纷纷投入巨资加入 “战略能源” 的研究行列。 光催化可以将低密度的太阳光能转化为高密度 的化学能、电能，同时可以直接利用低密度的太阳光 降解和矿化水和空气中的各种污染物， 所以光催化在 环境净化和新能源开发方面具有巨大的潜力。 利用光 催化可以实现通过热反应得不到的化学反应, 通过 光强、光波长可控制反应速度和选择性；这一方法可 在室温下充分利用太阳光，具有低成本、无污染的优 点， 对于从根本上解决环境污染和能源短缺问题具有 不可估量的意义。 多年来，国内外对可见光光催化技术寄予厚望， 国内外不少公司也投入资金进行研究和商业化开发， 申请大量的专利；仅美国近七年申请的有关光催化的 专利就超过 500 个。 而实际上光催化在室内空气净化、 自洁净材料、超亲水性材料等方面已取得初步成功， 光催化材料在环境方面应用的市场正在逐步形成。据 日本三菱综合研究所和日本经济新闻社等机构预测， 2005 年日本国内的光催化剂及相关产品的市场规模问题， 利用太阳能来解决全球性的能源和环境问题越 来越受到人们的重视， 各种技术手段应运而生。 最近， 我们成功地利用可见光响应的半导体光催化材料来 分解水和降解有机污染物，