近年来,世界各国投入了大量人力物力于光催化领域的研究和开发,随着研究的深入进行,研究内容也不在局限于水的分解方面。Carey等在1976年利用二氧化钛光催化剂除去了多氯联苯中的氯[3],研究表明,在紫外光照射下,TiO2半导体颗粒在水溶液体系中能分解各类有机污染物,使其分解为水和二氧化碳。Frank于1977年利用光催化技术将CN- 经过氧化还原反应转化为QCN- [4],使得科学家们开始研究将光催化技术应用于治理环境污染与处理环境问题方面。在1979年,Bard及其同伴发现TiO2 颗粒有光催化氧化还原性,近而顺利将光电化学理论应用于半导体光催化方面[5]。光催化反应的原理是利用光能实现物质的转化,在催化剂和光的共同作用下,物质实现转化的过程是一种化学变化 ,而这一过程中的催化剂通常是半导体。
半导体是指导电能力在导体和绝缘体之间的一类物质,其电导率大于10-10 /(Ω·cm),小于104/(Ω·cm),其电阻率受杂质含量的影响等和外界条件(如光照、加热)影响极大。因为半导体能带是不连续的,存在带隙,在带隙领域不存在电子,所以它有电学、光学和磁的性质。随着半导体光催化剂在环境污染方面的广泛应用得到快速发展,科学家们主要以N型半导体的半导体催化剂为研究重点。TiO2作为最原始的催化剂,有着许多优点,诸如稳定性好、耐酸耐碱耐腐蚀、无毒,而且其能隙较大、来源丰富。但是,TiO2 并非是完美的,有优点就会有不足之处会有不足之处,其工作范围局限于占有太阳光4 %左右的紫外光区工作,不能吸收可见(波长范围为400 nm-700 nm)。在此基础上,新材料的开发就有了明确的方向和目标,因此,研究开发在可见光区具有较高降解率的光催化剂是学者们的首要任务。近年来,研究开发的新材料如锑酸银,钛酸锶等克服了二氧化钛这一不足,它们均能在可见光区工作。文献综述
1。2 选题依据
锑酸盐类的化合物作为重要的半导体材料,因为它们具有很多优点,特别是良好的物理和化学稳定性,在传感,发光和光催化等方面具有较大的潜在应用前景,已经成为学者们研究的热点。锑是带有银色光泽的灰色金属,在自然界中它的零价和负三价极不稳定;水溶液中主要以Sb3+和Sb5+的形式存在,这两者所构成的化合物性质比较稳定。锑酸盐复合物种类很多,不同的化合物其结构也是各不相同,但是它们的统一特性就是物理性质和化学性质都比较稳定,并且原料成本相对较低,在光催化领域具有非常大的应用空间。
在新材料中,锑酸盐复合物作为重要的半导体材料具备比较好的可见光吸收性能与光催化性能,已经引起了学者们的高度关注。1994年,B。 G。 De Boer首次研究分析了MSb2O6(M=Ca、Ba、Sr)锑酸盐材料的结构[6]。1999年,Aldo J。 G。 Zarbin 等人利用离子交换法得到了与烧绿石类似的结构,但组成有差异的锑酸银[7]。2006年,黄国强[8]等利用高温固相法合成了锑酸盐MSb2O6(M=Ca、Ba、Sr)和M2Sb2O6(M=Sr、Ca),并观察了在紫外光下它们对水、苯酚和亚甲基蓝以及其他有机物的降解能力,研究探讨了化合物的原子填充因子、空间结构能带隙宽度和半导体材料光催化性能之间的关系。与此同时,他们还用同样的方法成功制备了化合物Bi3SbO7,其能带宽度2。71 eV,PF=57。9 %,在可见光区吸收较强,全光谱照射下对甲基橙有较好的光催化活性[9-12]。李朝辉等人水热合成法制备了BiSbO4、ZnSb2O6、M2Sb2O6(M=Sr、Ca)和CaSbO4等一系列锑酸盐化合物材料,并研究了它们的结构、形貌和能带及光催化性[13-19]。最近则报道了在可见光照射下,锑酸盐化合物Y2YbSbO7和Y2GaSbO7能降解罗丹明和甲基蓝,使之褪色[20]。