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光热协同技术未来将朝着这两大方向发展
发布时间:2019-10-21   点击次数:63次
   光热协同技术未来将朝着这两大方向发展
  光热协同的作用下可实现催化新材料的合成与光热催化活性的表征。主要应用于半导体材料的合成烧结、催化剂材料的制备、材料的活性评价、光解水制氢、光解水制氧、二氧化碳还原、气相光催化、甲醛气体的光催化降解、VOCs、NOx、SOx、固氮等领域。
  催化技术在能源领域一直以来发挥着非常重要的作用,应用较多的是光催化技术和热催化技术。光催化和热催化一直以来作为两种相互独立的催化条件,被应用到不同的催化体系中。长期探索发现两种催化技术自身均存在不足。光催化技术面临着可利用的光源有限,对于许多化学反应,入射光给予的初始能量并不能有效地激发目标反应的开始。相对而言,热催化技术虽然可以通过提高温度促使化学反应的发生,但是热催化反应能耗较高,而且会影响产物的稳定性以及选择性。基于上述考虑,设计将光催化和热催化结合在一起,通过对催化剂电子结构和催化过程中反应物种吸附态的影响,产生光催化-热催化协同作用,从而改善了常规单一催化体系的技术性不足,开辟了一条切实可行的新催化途径。
  光热协同技术近些年来受到广泛关注,并表现出比传统热催化或光催化净化技术更优异的净化性能。近些年,研究学者对该技术进行了系列研究,并获得了比传统热催化或光催化净化技术更优异的净化性能,主要包括:通过调节贵金属的形貌、尺寸和与载体之间的相互作用等策略提升贵金属型光热催化材料的性能;通过掺杂改性、形貌调控、构筑复合催化剂等方案调控晶格氧活性和氧空位浓度,进而调控其光热催化降解VOCs性能;通过光电表征和理论计算初步认知光热协同催化机理等。但相对于单一的热催化或者光催化净化VOCs技术的研究,该技术尚不成熟,还有许多科学技术问题需要解决。基于此,光热协同技术未来的发展方向主要有如下两方面。
  一是探究光热协同作用的本质机制。认知作用机制是设计和构筑催化材料的基础。利用原位表征手段,并结合系统的材料表征和模拟计算剖析本质机制将是一个重点研究方向。
  二是需要针对不同应用环境,设计催化材料和净化体系。此外,在将光热催化技术用于降解低浓度VOCs时,还需考虑传递对其操作性能的影响。将吸附储存与催化降解技术相结合有望解决这一难题,这也是光热协同催化技术未来发展方向之一。
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