光催化机理
太阳能为洁净的可再生能源，是维持人类社会发展的理想能源。光催化技术的出现为实现利用太阳能这一梦想提供了一条重要途径。宽的光谱响应范围是实现高太阳能转换效率的前提。经过人们几十年的不懈努力，在拓展光响应范围和提高量子效率方面取得了巨大进展。但是从实际应用的角度来说，目前的光催化材料的太阳能利用效率仍然很低。这是因为，带隙的减小会使吸收的光子能量降低，而且同时减小其氧化还原能力，最终降低光催化材料的活性。最近报道的一些新型光催化材料，为拓展光谱响应和提高量子效率，最终实现光催化技术的应用提供了一些新的思路。如紫外光谱响应方面，Bi OIO3能够利用内在的极化电场实现光生载流子的分离，从而提高光催化反应的量子效率和活性。在可见光谱响应方面，Ag3PO4中 Ag 离子 s 态之间的强耦合使光生电子具有很好的迁移能力，因此在可见光照射下具有非常高的量子效率。表面等离子体光催化材料如 Ag-Ag X( Cl，Br，I) 等为人们提供了一种新的太阳能捕获和利用方式，不仅具有高的光吸收效率，而且光吸收范围可以通过改变贵金属纳米粒子的尺寸和形貌来调控。Ag6Si2O7的光谱响应几乎在遍及整个可见光范围，它能够利用自身的极性和不同配位阳离子之间电荷转移这两种方式的协同效应，提高载流子的分离效率和光催化活性。另外，拓展近红外光响应也是提高太阳能利用的重要途径，Cu2( OH) PO4近红外光催化材料的发现，使近红外光催化成为一个新的研究主题。尽管 近 红 外 光 光 子 能 量 低 和 热 效 应 明 显，Cu2( OH) PO4能够利用不同配位的阳离子之间的电荷转移来实现载流子的有效分离。然而，商业应用对光催化材料的要求非常苛刻，保持宽的光谱响应的同时，还要满足高的量子效率、高稳定性，廉价和制备方法简便等要求。因此，要实现光催化材料的应用还需要人们付出更大的努力。