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

军用毒剂，以及冠状流感 病毒（模拟 SARS 病毒）的光催化灭活，取得较好的 效果；研究了微波、磁场对光催化材料及其性能的影 响，明显改善光催化材料的性能。 在光催化应用研究方面， 清华大学环境系近年来 研究开发了高效稳定的负载型改性二氧化钛光催化 材料，可在水中稳定使用半年以上；提出的真空紫外 光催化、臭氧/光催化等强化光催化手段可使光催化 反应速率提高 5 倍， 有效地避免气相光催化过程中催 化剂的失活； 将光催化—生物活性炭组合工艺应用于 水的深度处理， 为光催化水处理的商业化应用奠定了 基础；研制开发了适用于导弹、航天推进剂废水处理 的光催化设备，满足了国防需要。 综上所述， 开发新型高效的可见光响应光催化材 料，直接高效地利用太阳光，将低密度的太阳光转化 为高密度的化学能， 利用低密度的太阳光分解水和空 气中的污染物、净化环境，是解决环境污染和能源短 缺的重要途径之一，在国际上受到政府、国防、学术 界和产业界的高度关注。 我国在高效可见光光催化材 料、理论和应用方面具有雄厚的基础，在可见光光催 化材料构建及机理研究的某些方面处于国际领先水 平。 为了抢先在可见光光催化及应用的理论和技术基 础方面取得重大突破，需要多学科综合、交叉，联合 攻关解决这方面的关键科学问题。 因此，加强可见光光催化及应用的研究，以集中 我国在光催化研究领域的优势队伍，汇聚优秀的物理、化学、材料和能源环境方面的人才，在国家层次 上开展战略研究， 这对于我们发展可见光光催化材料 方面的自主技术，保持我国在某些方面的领先地位， 对应这一领域激烈的国际竞争是十分必要的。3 解决的关键科学问题和主要研究内容将低密度的可见光转化为高密度的化学能， 利用 低密度的可见光降解和矿化饮用水和室内空气中低 浓度和难降解的有害物。为了实现这些目标，需要着 重解决的关键科学问题和主要研究内容包括： （1）新型可见光光催化材料的科学基础 主要研究内容为研究新型高效光催化剂材料的 构建原则、制备与表征：从氧化物光催化纳米单晶、 复合纳米多层结构和表面纳米修饰的能带匹配的角 度设计提高材料可见光吸收效率，提高量子转换效 率， 探索能吸收更大范围可见光的高量子转换效率的 新型纳米光催化材料。 （2）新型可见光光催化反应的理论基础 主要研究内容为研究新型高效纳米光催化反应 的物理化学机制： 发展和利用多种物理和化学的分析 手段，研究光催化反应中太阳光与光催化材料、反应 物和产物之间相互作用的物理化学过程