1.1.2 光催化剂的理论基础与种类

光催化技术在光催化抗菌、光催化污水处理等众多领域从而有了深入的发展。光催化技术以半导体能带为理论依据。由金属或绝缘材料特殊的能带结构分开了。具有下式的光学半导体带隙吸收阈K = 1240 /关系 Eg（ eV），所以传统的宽禁带半导体吸收波长在紫外区的阈值最大。当光子能量大于半导体吸收阈半导体光照射更高时，半导体价带电子带间跃迁从价带到导带，光生电子（e - ）和孔（H +）。吸附在纳米颗粒形成超氧阴离子俘获的电子和空穴的表面上的溶解的氧会吸附在催化剂表面氧化物氢氧化物离子和水成羟基自由基。超氧阴离子和羟基自由基是强氧化性，可以最有机物氧化成最终产物CO2和H2O，甚至一些无机物质可完全分解。理想化的光触媒一般满足四个条件：环境良好、优秀的电子-空穴分离能力、能带电势好、可见光响应能力。半导体光催化氧化技术简单，反应条件温和，能耗低，减少二次污染，造成环境管理领域关注。

目前光触媒材料主要分为：

1)氧化物：以 TiO2、In1-xNixTaO4、WO3 等为代表

2)硫化物：ZnS、ZnS-CuInS2-AgInS2、(AgIn)xZn2−2xS2等

3)氧硫化物：Ln2Ti2S2O5 等

4)氮化物： Ta3N5、Ge3N4、等

5)氧氮化物：LaTiO2N、Y2Ta2O5N2、MTaO2N(M = Ca、Sr、Ba) 等

1.2 介孔材料

介孔材料利用介孔材料与有机分子 - 表面活性剂模板剂和无机来源界面反应，或自组装以协同方式来形成包裹无机离子的常规聚合有序胶束装配，通过煅烧除去有机物质后，保存无机骨架，从而形成多孔纳米结构材料。氧化钨（WO3）在现代工业生产中被普遍研究用于气体感测，催化，太阳能转换和电致变色显示器的应用程序的n型半导体。随着2.4-2.8ev的小的带隙，颜色随氧含量的变化从亮黄到黄绿而不同。WO3更加有效比TiO2吸收可见光。故本实验选用WO3进行研究与讨论。

1.2.1 WO3介孔材料

黄色粉末，不溶于水、酸，微溶HF，可溶于热碱、氨水。在其化合物中可呈现十2、+3、+4、+5和+6共计5种价态，WO3是钨的最高价氧化物。最常见单斜结构，它的禁带宽度为2.4-2.8eV。在现代化工业应用方面，虽然WO3的光能转化效率在各种实验和工业生产应用上比TIO2低，但是高纯WO3制备工艺方法较TiO2简单易于操作，在接近UV和可见光区域时会产生对光的强吸收性，在各种电解质中光照条件稳定的情况下可保持长时间稳定的特性，使得它也获得了较高的关注度。然而，三氧化钨在制备操作研究生产过程中氧缺位量不确定，晶型转变存在着较为比较复杂，导致三氧化钨光催化活性在使用的过程中存在不稳定，极大限制了三氧化钨光催化材料在现代化工业和日常生活中的应用。它一种有广阔应用前景的光催化材料。