光电化学技术在环.pptx
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1、段翠娥 硕1072班绪论1.光电化学是将光化学与电化学方法合并使用,以研究分子离子的基态或激发态的氧化还原反应现象、规律及应用的化学分支。2.光电化学是光伏打电池(光能转换成电能)光解和光电合成(光能转换成化学能)、光电催化(光能改变电极反应速度和选择性)等实际应用的基础。3,光电化学技术与环境科学相结合,形成了光电化学在环境污染治理中的研究领域。段翠娥 硕1072班4.在环境监测、环境污染物治理、清洁生产、清洁能源等方面的应用研究快速发展。5.半导体光电催化技术在常温常压下进行快速反应,对难降解有机物污染物治理彻底、无二次污染而成为国际环境净化处理研究的前沿领域之一。6.利用光电化学原理可以
2、富集稀有金属和贵金属,又可以记录和保存信息,还可用简单的方法随时消去信息,都是发展科学技术所必需的手段。段翠娥 硕1072班发展历史1、1839年A.-E.贝可勒尔首先观察到两个等同的金属电极插在稀酸溶液中,光照其中一个电极而产生电流的现象,称为贝可勒尔效应。2、1887年H.R.赫兹在金属真空界面的研究中发现光电子发射现象。而在电极溶液界面,电子的光发射效应则演变成为光电化学的一个研究方向。3、20世纪50年代中期以后,光发射已发展成为电化学体系中的一项独立的研究内容。段翠娥 硕1072班4、20世纪80年代以来,TiO2多相光催化在环境保护领域内对水和气相有机、无机污染物的去除方面取得了较
3、大进展。5、目前半导体光电催化技术在常温常压下进行快速反应,对难降解有机物污染物治理彻底、无二次污染而成为国际环境净化处理研究的前沿领域之一。段翠娥 硕1072班光电化学的基本概念1、研究对象2、电极3、光电化学反应基本过程 段翠娥 硕1072班研究对象 电化学主要是研究电能、光能和化学能之间相互转化及转化过程中有关规律的学科。电能光能化学能段翠娥 硕1072班电极阴极:目前众多光媒研究中以二氧化钛纳米粒子为主,但二氧化钛只能吸收波长小于390纳米的紫外线光,而在太阳光的波长范围内,紫外线仅仅占据小部分。目前已有许多研究利用掺混不同金属和非金属元素于二氧化钛纳米粒子中改变它的能隙结构,是吸收波
4、长延伸至可见光,扩大光媒的应用范围。段翠娥 硕1072班段翠娥 硕1072班阳极:铂Pt 段翠娥 硕1072班光电化学反应基本过程 电极溶液界面的光电子发射 光子辐射到达电极而被电子吸收后,使电子的能级升高,如果其能量超过电极材料的功函数,则电子可的双电层结构、电化学动力学以及含有自由基的均相反应的很成功的手段,但是它不能实际应用于转变太阳能为电能,因为它的效率太低。段翠娥 硕1072班以从表面逸出并与溶剂或溶质起作用。对这种光电子发射,其光照影响电极的过程包括以下几步:光发射;发射的电子与溶剂的热平衡及溶剂化过程,约在10-12秒内完成;溶剂化电子eS在溶液中的转变,即溶剂化电子与溶液中能捕
5、获电子的组分A起化学反应,这种组分称为捕获剂:eS+A【eA】段翠娥 硕1072班产物【eA】在电极附近形成后再进行电化学和化学反应;如果溶液中无捕获剂,溶剂化电子又回到电极,结果光电流接近零。一般只要未曾特意向溶液中加入电子受体,电流都很低,这是溶剂化电子与溶剂以及其中微量杂质(在溶液中难于控制的杂质)反应而产生的电流。段翠娥 硕1072班与环境问题相关的光电化学应用领域应用领域 内容 二次能源 太阳能电池、燃料电池 环境监测和传感器 利用光学-电化学技术快速测定某化学物质的含量、基于化学发光与光电化学技术检测某基团化合物与DNA的研究腐蚀防护 光电化学技术在金属腐蚀中的研究与应用、腐蚀检测
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