大面積光催化太陽光模擬器

光誘導(dao)有(you)機合成反應在有(you)機合成化學，特別在一些非常見結構的合成中占(zhan)有(you)特殊的地位，能(neng)大大縮(suo)短傳統合成化學的步驟而經濟實用。

1972年，Fujishima A等，報道采用TiO₂光電極和鉑電極組成光電化學體系使水分解為氫氣和氧氣，從而開辟了半導體光催化這一新的領域。半導體光催化開始研究的目的只是為了實現光電化學太陽能的轉化，之后研究的焦點轉移到環境光催化領域。1977年Frank SN 等首先驗證了用半導體TiO2光催化降解水中cyanide的可能性，光催化氧化技術在環保領域中的應用成為研究的熱點。20世紀80年代初期，以 Fe₂O₃ 沉積TiO₂為光催化劑成功地由氫氣和氮氣光催化合成氨，引起了人們對光催化合成的注意。1983年，芳香鹵代烴的光催化羰基化合成反應的實現，開始了光催化在有機合成中的應用。光催化開環聚合反應、烯烴的光催化環氧化反應等陸續有報道，光催化有機合成已成為光催化領域的一個重要分支。

光催化是光化學和催化科學的交叉點，一般是指在催化劑參與下的光化學反應。半導體材料之所以具有光催化特性，是由它的能帶結構所決定。半導體的晶粒內含有能帶結構，其能帶結構通常由一個充滿電子的低能價帶（valent-band，VB）和一個空的高能導帶（conduction band，CB）構成，價帶和導帶之間由禁帶分開，該區域的大小稱為禁帶寬度，其能差為帶隙能，半導體的帶隙能一般為0. 2 ~3. 0 eV。當用能量等于或大于帶隙能的光照射催化劑時，價帶上的電子被激發，越過禁帶進入導帶，同時在價帶上產生相應的空穴，即生成電子/空(kong)(kong)(kong)穴(xue)對(dui)。由于半導體能帶的(de)(de)(de)(de)不(bu)連續性，電(dian)(dian)(dian)子和(he)(he)(he)空(kong)(kong)(kong)穴(xue)的(de)(de)(de)(de)壽命較長，在(zai)(zai)(zai)電(dian)(dian)(dian)場作用下或通過(guo)(guo)擴散的(de)(de)(de)(de)方式運(yun)動，與吸附(fu)(fu)在(zai)(zai)(zai)催(cui)(cui)化(hua)(hua)劑(ji)粒(li)子表面(mian)(mian)(mian)上的(de)(de)(de)(de)物(wu)質發生氧化(hua)(hua)還(huan)原反應(ying)，或者被表面(mian)(mian)(mian)晶格缺陷俘(fu)獲。空(kong)(kong)(kong)穴(xue)和(he)(he)(he)電(dian)(dian)(dian)子在(zai)(zai)(zai)催(cui)(cui)化(hua)(hua)劑(ji)內部或表面(mian)(mian)(mian)也(ye)可能直接(jie)復合(he)。因(yin)此半導體光(guang)催(cui)(cui)化(hua)(hua)關(guan)(guan)鍵步(bu)驟是：催(cui)(cui)化(hua)(hua)劑(ji)的(de)(de)(de)(de)光(guang)激發，光(guang)生電(dian)(dian)(dian)子和(he)(he)(he)空(kong)(kong)(kong)穴(xue)的(de)(de)(de)(de)遷移(yi)和(he)(he)(he)俘(fu)獲，光(guang)生電(dian)(dian)(dian)子和(he)(he)(he)空(kong)(kong)(kong)穴(xue)與吸附(fu)(fu)之(zhi)間表面(mian)(mian)(mian)電(dian)(dian)(dian)荷(he)遷移(yi)以及電(dian)(dian)(dian)子和(he)(he)(he)空(kong)(kong)(kong)穴(xue)的(de)(de)(de)(de)體內或表面(mian)(mian)(mian)復合(he)。光(guang)催(cui)(cui)化(hua)(hua)反應(ying)的(de)(de)(de)(de)量子效率低(di)是其難以實用化(hua)(hua)為關(guan)(guan)鍵的(de)(de)(de)(de)因(yin)素。光(guang)催(cui)(cui)化(hua)(hua)反應(ying)的(de)(de)(de)(de)量子效率取(qu)決于電(dian)(dian)(dian)子和(he)(he)(he)空(kong)(kong)(kong)穴(xue)的(de)(de)(de)(de)復合(he)幾率，而電(dian)(dian)(dian)子和(he)(he)(he)空(kong)(kong)(kong)穴(xue)的(de)(de)(de)(de)復合(he)過(guo)(guo)程則(ze)主(zhu)要取(qu)決于兩個因(yin)素：電(dian)(dian)(dian)子和(he)(he)(he)空(kong)(kong)(kong)穴(xue)在(zai)(zai)(zai)催(cui)(cui)化(hua)(hua)劑(ji)表面(mian)(mian)(mian)的(de)(de)(de)(de)俘(fu)獲過(guo)(guo)程；表面(mian)(mian)(mian)電(dian)(dian)(dian)荷(he)的(de)(de)(de)(de)遷移(yi)過(guo)(guo)程。

早期光化學家認為光是一種特殊的、能夠產生某些反應的試劑。早在1843 年Draper發現氫與氯在氣相中可發生光化學反應。1908年Ciamician利用地中海地區的強烈的陽光進行各種化合物光化學反應的研究，只是當時對反應產物的結構還不能鑒定。到60年代上半葉，已經有的有機光化學反應被發現。60 年代后期,隨著量子化學在有機化學中的應用和物理測試手段的突破（主要是激光技術與電子技術），光化學開始飛速發展。現在，光化學被理解為分子吸收大約200至700納米(mi)范圍內(nei)的(de)光(guang)，使分(fen)子(zi)到達電子(zi)激發態的(de)化(hua)(hua)學(xue)。由于光(guang)是電磁輻射，光(guang)化(hua)(hua)學(xue)研究的(de)是物質與(yu)光(guang)相互作用引起(qi)的(de)變化(hua)(hua)，因此光(guang)化(hua)(hua)學(xue)是化(hua)(hua)學(xue)和物理學(xue)的(de)交叉學(xue)科(ke)。相應于熱(re)化(hua)(hua)學(xue)，光(guang)催化(hua)(hua)有機(ji)合(he)成(cheng)反應的(de)特點如下(xia)：

1）光是一種非常特殊的生態學上清潔的“試劑"；

2）光化(hua)學反應條件(jian)一(yi)般比熱化(hua)學要(yao)溫和；

3）光化學反應能提供安全的(de)工(gong)業生產環境(jing)，因為反應基本(ben)上在室(shi)溫或(huo)低于室(shi)溫下進行；

4）有機化合物在進行光化學反應時,不需要進行基團保(bao)護；

5）在(zai)常規合成中(zhong)，可通過(guo)插入一步光化學反應(ying)大大縮短合成路線。 因此，光化學在(zai)合成化學中(zhong)，特(te)別是在(zai)天然(ran)產物、醫藥、香料等精細有機合成中(zhong)具有特(te)別重要(yao)的意義(yi)。

定制的(de)(de)太陽光(guang)模擬器，對研究高層大氣(qi)中的(de)(de)空氣(qi)污(wu)染效應和光(guang)化(hua)學具有(you)*而(er)特殊的(de)(de)光(guang)譜要求。客戶的(de)(de)樣(yang)品室(shi)是一個裝有(you)懸浮(fu)氣(qi)溶膠的(de)(de)旋轉(zhuan)圓(yuan)柱鼓，需要均勻和準直的(de)(de)照明。

大面積光催化太陽光模擬器參數

1）太陽模擬器的輸出光譜規定為280nm – 750nm。

2）照(zhao)明區域覆蓋范圍(wei)可定制。

3）空間不均勻度為+/- 10％（ASTM E927）。

4）總輻照度的10％

該系統的核心是6000 W氙(xian)氣短弧燈(deng)和深(shen)橢圓形反射(she)鏡，可產生的光(guang)(guang)功率并將其(qi)重定(ding)(ding)向到均(jun)質系統(tong)中，定(ding)(ding)制了特殊的光(guang)(guang)譜濾光(guang)(guang)片，可根據客戶要求模擬(ni)太陽光(guang)(guang)譜。