文 献 综 述

现今，能源和环境问题引起人们的广泛关注，解决当前日益严重的能源短缺和环境污染问题是实现可持续发展、提高人民生活质量和保障国家安全的迫切需要。光催化技术是一种在能源和环境领域有着重要应用前景的绿色技术。它不仅可以直接分解水、环境中的有毒有害物质[1]，还可以直接将太阳能转化为电能与化学能(如氢能)等清洁能源，光催化材料对改善地球环境有着重要的意义和应用前景[2,3]。在环境治理方面，与传统技术相比，光催化技术具有诸多优点：（1）在常温常压条件下进行，反应条件温和，可将有机以及无机污染物完全或者部分降解；（2）操作简单，能耗低，（3）某些光催化样品具有低毒甚至无毒，成本低且可重复利用。（4）不需要大量消耗除光以外的其他物质，可降低能量和原材料的消耗[4-6]。因此，这门技术已引起越来越多的科研工作者的关注。目前光催化技术广泛用于净化水处理、工业环保、抗菌材料等行业，显示出巨大的社会价值和经济效益。近年来，光催化技术在环保、卫生保健、自洁净等方面的应用研究发展迅速，光催化成为国际上最活跃的研究领域之一。

寻找合适的光催化材料一直是光催化研究的重要内容。光催化材料是指在光作用下可以诱发光氧化-还原反应的一类半导体材料。常见的光催化材料有二氧化钛、氧化锌、氧化锡、二氧化锆、硫化镉等多种氧化物硫化物半导体。

现在的大多数光催化材料都是半导体材料。当光子能量高于半导体吸收阈值的光照射半导体时，半导体的价带电子发生带间跃迁，即从价带跃迁到导带，从而产生光生电子（e-）和空穴（h ）。此时吸附在纳米颗粒表面的溶解氧俘获电子形成超氧负离子，而空穴将吸附在催化剂表面的氢氧根离子和水氧化成氢氧自由基。而超氧负离子和氢氧自由基具有很强的氧化性，能将绝大多数的有机物氧化至最终产物CO2和H2O，甚至对一些无机物也能彻底分解。

在实际应用中，影响材料光催化性能的因素很多，材料的晶型，光源[7]，材

料粒径大小，被降解物质 pH 值[8]及催化剂浓度[9]等。材料的晶型对光催化性能影响很大，以最常用的TiO2为例，板钛矿由于结构不稳定，一般很少讨论。锐钛矿型TiO2具有比金红石型TiO2要高的光催化活性能。当粒子的粒径减小时，比表面积变大，材料表面活性位数目增多，提高了光催化反应的效率。但并不是尺寸越小越好，禁带宽度变宽吸收谱线蓝移，材料光吸收响应范围变小，对光的利用率降低，此外比表面积增大到一定程度时其光生电子空穴的复合几率也会增加，这些对光催化均不利。光源的影响主要表现为光强及光波长范围对光催化性能的影响。一般来说，光催化性能与光强成正比关系。溶液的pH值会影响催化剂和被降解物质表面所带电荷的性质，以致影响催化剂对被降解物质的吸附能力。研究发现pH为4的时候，光催化性能最高。而当pH值为8时，光催化效率最低。当光催化剂的浓度较小时，增加其浓度可以增加对光的吸收，从而提高光催化效率，但并不是催化剂的浓度越高越好，文献报道最佳光催化剂浓度为2.0 g/L。

TiO2是一种常用的光催化剂，具有催化活性高、化学和光稳定性好、安全无毒和廉价易得等优点，因而广泛用于有机污染物降解、消毒灭菌和自清洁等领域，是近年来研究最多的一种光催化剂。至今发现的3000多种难降解有机化合物均可在紫外线照射下通过TiO2迅速降解[10-13]。但是，作为一种n型半导体，TiO2巨大的带隙限制它只对紫外光范围有反应，使得它对于太阳光谱的使用效率过低。而鉴于这个原因，人们探索出许多方法去处理它们的能级差以便改善它在可见光范围内的吸收效率。典型的策略包括离子参杂、表面敏化和贵金属沉积。只不过这些方法只扩展了TiO2的吸收边界到大约420 nm，导致大部分阳光仍然是没法驱动这个光催化剂。另外掺杂原子有限的数量和易被过滤使得掺杂TiO2的活性和耐久性都不好。

为了扩大和促进光催化材料的应用，提高光催化性能，人们将视线转移到纳米复合体系以此寻求高效光催化剂满足实际需求。

纳米复合材料是由两种或两种以上的固相至少在一维以纳米级大小（1-100 nm）复合而成的复合材料。纳米复合材料是以树脂、橡胶、陶瓷和金属等基体为连续相，以纳米尺寸的金属、半导体、刚性粒子和其他无机粒子、纤维、纳米碳管等改性为分散相，通过适当的制备方法将改性剂均匀性地分散于基体材料中，形成一个含有纳米尺寸材料的复合体系，这一体系材料称之为纳米复合材料。纳米复合材料的诞生为光催化材料的研究增添了新的内容。

Ag@AgX是基于纳米金属表面等离子体效应和半导体光催化效应的新型可见光光催化材料，其对有机染料的可见光分解速度是普通可见光光催化剂（掺氮TiO2）的8倍，这提供了一条通过金属表面等离子体效应拓展光催化材料可见光光吸收的新途径。Huchun等人[14]也通过共沉淀法和光致还原法制备了表面等离子体光催化剂银/碘化银/氧化铝。目前Ag@AgCl与Ag@AgBr复合体系已经被证明是一种基于表面等离子体共振吸收的稳定高效的光催化剂。因此Ag@AgX复合体系也是很有希望代替TiO2的光催化材料之一。考虑到银的卤化物是一种很重要的光敏材料，银和卤化银在可见光区和紫外光区有很强的吸收，而且AgCl和Ag的转化较为方便，因此有人设计出了AgX@Ag的模型进行研究，发现了其独特的光催化性能。而单独的AgX或Ag纳米颗粒因为没有表面等离子共振效应，其光催化效率远低于AgCl@Ag纳米颗粒。