碳量子点磷酸铋复合材料的光催化性能研究(2)

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1.1 研究背景

随着社会工业的快速发展以及人类基本生活水平的迅速提高，能源消耗和环境污染问题俨然成为了人类社会所需跨越却又难以跨越的两大阻碍。一方面来说，能源消耗量日与俱增，而就目前社会来说所使用的能源主要为化石燃料，即石油之类，其资源极为有限，资源枯竭的可能正在一步一步逼近。而另一方面，工业废水和生活废水肆无忌惮地破坏着人们赖以生存的水资源，这不仅造成了可怕的环境污染问题，也促使净水，即可饮用水的量日益减少，对人类和动物的生存及可持续发展造成了极大的威胁。

目前世界的水资源污染问题相当让人头疼，而我国的水污染更为可怕，因此我国乃至全世界都希望能找一条出路来实现国家成本低，效率高的污染解决方案，以达到降低污染又能节约成本的目的。由于水是生命之源，因此，世界各国现如今都在致力于解决翻越这两座大山，能源和环境问题已俨然成为国际战略问题。

近年来，在人们的探索和科学家们坚持不懈的努力之下，已经发现了几种可行的方法，然而就所有方法中的效率以及可利用率来说，半导体光催化技术被认为是最有可能成为解决能源危机和处理环境污染问题的有效方式。由于光能属于新能源，并没有资源的限制且不具有污染性，因此通过光能转化为氢能的技术将解决化石能源的消耗问题并为人类的可持续发展带来希望与未来。

国内外报道了很多关于光催化分解水中的有机污染或毒性物质污染的研究，由于在阳光照射的条件下，某些半导体的光催化氧化反应能将所吸收的光能转变为化学能，从而去除污水中所含的有害物质例如：多环芳烃，芳香胺等。且光催化剂可以利用阳光与空气的反应将污水中的有机有毒物质转化为无毒的无机物质分子。光催化技术于其他技术，如：气浮法，吸附法，萃取法，膜分离法，生物法，化学氧化法比较起来，能更轻松有效地去除水中的毒性物质和相较于普通有机物更难降解的有机物。因此，目前世界的主要发展方向便是利用光催化技术来解决废水污水处理的难题，而此技术本身具有相当广泛的应用领域，因此如若成功，便将为人类社会乃至全地球的生物带来更为光明，清洁的未来。

长久以来，在来自不同领域，如：环境、化学、医学、化工和材料等，的学者及专家的研究及努力下，半导体光催化技术及光催化反应器已经逐渐取得成就，伴随着成就而来的产品例如：气体环保涂料，抗菌消毒瓷砖等，已经进入人类的生活，成为了人类生活不可或缺的一部分，最常见的如：饮水净化装置，空气净化器等在多年的发展及研发下，技术逐渐成熟，为人类打造出了更好，更清洁，更安全的生活环境。在科学领域的研究也取得了长足的进展，对于人类发展具有重要意义。在之后的岁月中，半导体光催化将成为全世界的主要研究方向，从理论和应用两方面加深研究，争取从根本上解决能源污染问题，为人类生存环境造福。

光催化氧化法是指利用半导体催化剂与光的反应产生极强的氧化作用，从而氧化分解废水中的有机污染物和毒性污染物的一种方法[1].

1967年，本多健一副教授和他的研究生藤岛昭在做金属的光合作用时发现：用二氧化钛和白金作电极，放在水中，接受阳光的照射，即使不通电，也能够把水分解为氧气和氢气。这便是有名的“本多-藤岛效应”。1972年本多教授和藤岛研究员在《 Nature》上发表了关于在Ti02电极上会发生持续的氧化还原反应从而能使光分解水的论文[2]，此研究发现被认为是光催化实验的鼻祖。1970年左右，Fank和Bard进行了以TIO2作催化剂降解水中氰化物的实验[3]。Carey等人研究探讨了多氯联苯在紫外光以及TiO2的存在下的光催化氧化降解反应。[4]