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5.2 水热12h制备钛酸钾 26
5.2.1 样品的制备 26
5.2.2 样品的表征与讨论 26
5.2.3 光催化性能研究 27
5.3 水热48h制备钛酸钾 29
5.3.1 样品的制备 29
5.3.2 样品的表征与讨论 30
5.3.3 光催化性能研究 31
结 论 35
致 谢 37
参考文献 38
1 引言
近半个多世纪以来，随着科技的快速发展，生产力得到了快速的飞跃，移山填海，上至无尽苍穹下及万里汪洋，无所不能，近乎神明一般。但是人类社会高度发展的同时，也相继出现了一系列严峻的问题，自然环境遭受了极大地破坏，例如能源紧缺，环境污染，生态破坏，全球气候变化等等，数不胜数，举不胜举。当然人与自然和谐相处也就被提到了一个新高度，环境和能源问题已然成为21世纪最为严重的问题，关乎人类与所有生物延续的致命问题。现如今，随处可见，随时可闻的一句话便是“爱护环境，节省能源资源”。显然，这已经成为全世界人民，无论黄种人，白种人，还是黑种人，共同的心声与愿望。而在种种环境污染中，影响最严重的，造成后果最为恶劣的一类便是水污染。水乃生命之源，所有生灵存在的必备品，于是水污染便如同悬在颈间的利剑一般。俗话说，擒贼先擒王，显然，治理水污染成为人类修复与自然和谐关系的最为关键的一环。而造成水污染最大的黑手便是工业废水的不合理排放，因此严格控制和处理好化学物品对水资源的污染是人类向大自然修复关系所必须表现出的诚意。在漫长的治理过程中，人们最开始采用混凝沉淀法、吸附法、膜分离法等，但这些都属于物理处理技术，对污染物步具有破坏性，仅仅只是对燃料进行了相与相之间的转移，而没有真正地对染料进行降解。与此同时，二次污染的问题也一直没有得到有效解决。然而，采用化学技术虽然可以破坏污染物的结构，但是，仍然不能达到国家废水排放标准，净化强度不高，废水中所含有毒性物质的含量还很高。所以，目前非常需要找一种有效的工业废水有机污染物的处理方法。
近年来，人们普遍发现利用清洁的太阳能中的紫外和可见光，再加入某种特别的纳米材料，通过光催化方法将工业污水中的有机与无机污染物，如硫化物，氧化物等通过氧化降解的方法去除。光催化也就是利用纳米材料将光能转换为化学能，达到降解有机、无机污染物的目的的方法。光催化方法是一种有效的，合理的，治理工业废水的途径，引起了广泛关注与应用。
1.1 光催化剂的发展
1.2半导体光催化基本原理
与具有连续电子态的导体不同，半导体的能带是不连续的，有一个“空能量”的区域。在这个区域中，不能产生电子和空穴，位于价带（Valence Band VB）与导带(Conduction band
CB)之间，称之为禁带。其宽度称之为禁带宽度(Eg)，又称为带隙，其介于导体与绝缘体之间。
光催化反应过程一般包含下面三个方面：
图1.1 半导体光催化反应机理
当半导体吸收的光子的能量大于半导体的禁带宽度时，价带电子被激发跃迁到导带当中，从而产生光生电子-空穴对，这取决于半导体自身的结构特点。半导体的禁带宽度决定了它的光响应范围，禁带宽度越小，半导体的光响应范围究越宽，太阳能的利用率也就越高。这一过程可称为光激发。