光熱協(xié)同技術(shù)未來將朝著這兩大方向發(fā)展
更新時間：2019-10-21 點擊次數(shù)：3067
光熱協(xié)同技術(shù)未來將朝著這兩大方向發(fā)展
光熱協(xié)同的作用下可實現(xiàn)催化新材料的合成與光熱催化活性的表征。主要應(yīng)用于半導(dǎo)體材料的合成燒結(jié)、催化劑材料的制備、材料的活性評價、光解水制氫、光解水制氧、二氧化碳還原、氣相光催化、甲醛氣體的光催化降解、VOCs、NOx、SOx、固氮等領(lǐng)域。
催化技術(shù)在能源領(lǐng)域一直以來發(fā)揮著非常重要的作用，應(yīng)用較多的是光催化技術(shù)和熱催化技術(shù)。光催化和熱催化一直以來作為兩種相互獨立的催化條件，被應(yīng)用到不同的催化體系中。長期探索發(fā)現(xiàn)兩種催化技術(shù)自身均存在不足。光催化技術(shù)面臨著可利用的光源有限，對于許多化學(xué)反應(yīng)，入射光給予的初始能量并不能有效地激發(fā)目標反應(yīng)的開始。相對而言，熱催化技術(shù)雖然可以通過提高溫度促使化學(xué)反應(yīng)的發(fā)生，但是熱催化反應(yīng)能耗較高，而且會影響產(chǎn)物的穩(wěn)定性以及選擇性。基于上述考慮，設(shè)計將光催化和熱催化結(jié)合在一起，通過對催化劑電子結(jié)構(gòu)和催化過程中反應(yīng)物種吸附態(tài)的影響，產(chǎn)生光催化-熱催化協(xié)同作用，從而改善了常規(guī)單一催化體系的技術(shù)性不足，開辟了一條切實可行的新催化途徑。
光熱協(xié)同技術(shù)近些年來受到廣泛關(guān)注，并表現(xiàn)出比傳統(tǒng)熱催化或光催化凈化技術(shù)更優(yōu)異的凈化性能。近些年，研究學(xué)者對該技術(shù)進行了系列研究，并獲得了比傳統(tǒng)熱催化或光催化凈化技術(shù)更優(yōu)異的凈化性能，主要包括：通過調(diào)節(jié)貴金屬的形貌、尺寸和與載體之間的相互作用等策略提升貴金屬型光熱催化材料的性能；通過摻雜改性、形貌調(diào)控、構(gòu)筑復(fù)合催化劑等方案調(diào)控晶格氧活性和氧空位濃度，進而調(diào)控其光熱催化降解VOCs性能；通過光電表征和理論計算初步認知光熱協(xié)同催化機理等。但相對于單一的熱催化或者光催化凈化VOCs技術(shù)的研究，該技術(shù)尚不成熟，還有許多科學(xué)技術(shù)問題需要解決。基于此，光熱協(xié)同技術(shù)未來的發(fā)展方向主要有如下兩方面。
一是探究光熱協(xié)同作用的本質(zhì)機制。認知作用機制是設(shè)計和構(gòu)筑催化材料的基礎(chǔ)。利用原位表征手段，并結(jié)合系統(tǒng)的材料表征和模擬計算剖析本質(zhì)機制將是一個重點研究方向。
二是需要針對不同應(yīng)用環(huán)境，設(shè)計催化材料和凈化體系。此外，在將光熱催化技術(shù)用于降解低濃度VOCs時，還需考慮傳遞對其操作性能的影響。將吸附儲存與催化降解技術(shù)相結(jié)合有望解決這一難題，這也是光熱協(xié)同催化技術(shù)未來發(fā)展方向之一。
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