大面積光催化氙燈光源

光誘導(dao)有機(ji)合(he)(he)成反應在有機(ji)合(he)(he)成化學，特別在一(yi)些(xie)非常見結構的(de)合(he)(he)成中占有特殊的(de)地位(wei)，能大大縮短傳(chuan)統合(he)(he)成化學的(de)步驟而經濟實(shi)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*化物的可能性，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)穴(xue)(xue)對。由于(yu)(yu)半(ban)導(dao)體(ti)能帶的(de)(de)(de)(de)不連續性，電子(zi)和(he)空(kong)(kong)穴(xue)(xue)的(de)(de)(de)(de)壽(shou)命較長，在電場(chang)作用下或(huo)(huo)通過擴散的(de)(de)(de)(de)方式(shi)運動(dong)，與(yu)吸(xi)附(fu)在催(cui)(cui)(cui)(cui)化劑粒子(zi)表面(mian)上的(de)(de)(de)(de)物質發(fa)生氧化還原反(fan)應(ying)(ying)(ying)，或(huo)(huo)者被(bei)表面(mian)晶格缺陷(xian)俘獲(huo)。空(kong)(kong)穴(xue)(xue)和(he)電子(zi)在催(cui)(cui)(cui)(cui)化劑內部或(huo)(huo)表面(mian)也(ye)可能直(zhi)接復(fu)合(he)。因(yin)此(ci)半(ban)導(dao)體(ti)光(guang)催(cui)(cui)(cui)(cui)化關(guan)鍵步驟是：催(cui)(cui)(cui)(cui)化劑的(de)(de)(de)(de)光(guang)激發(fa)，光(guang)生電子(zi)和(he)空(kong)(kong)穴(xue)(xue)的(de)(de)(de)(de)遷(qian)移和(he)俘獲(huo)，光(guang)生電子(zi)和(he)空(kong)(kong)穴(xue)(xue)與(yu)吸(xi)附(fu)之間表面(mian)電荷遷(qian)移以(yi)及電子(zi)和(he)空(kong)(kong)穴(xue)(xue)的(de)(de)(de)(de)體(ti)內或(huo)(huo)表面(mian)復(fu)合(he)。光(guang)催(cui)(cui)(cui)(cui)化反(fan)應(ying)(ying)(ying)的(de)(de)(de)(de)量(liang)子(zi)效率(lv)低是其(qi)難以(yi)實用化為關(guan)鍵的(de)(de)(de)(de)因(yin)素(su)。光(guang)催(cui)(cui)(cui)(cui)化反(fan)應(ying)(ying)(ying)的(de)(de)(de)(de)量(liang)子(zi)效率(lv)取決于(yu)(yu)電子(zi)和(he)空(kong)(kong)穴(xue)(xue)的(de)(de)(de)(de)復(fu)合(he)幾率(lv)，而(er)電子(zi)和(he)空(kong)(kong)穴(xue)(xue)的(de)(de)(de)(de)復(fu)合(he)過程則(ze)主要(yao)取決于(yu)(yu)兩個因(yin)素(su)：電子(zi)和(he)空(kong)(kong)穴(xue)(xue)在催(cui)(cui)(cui)(cui)化劑表面(mian)的(de)(de)(de)(de)俘獲(huo)過程；表面(mian)電荷的(de)(de)(de)(de)遷(qian)移過程。

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納米范(fan)圍內的光，使分子到達電子激(ji)發態(tai)的化學。由于光是電磁(ci)輻(fu)射(she)，光化學研(yan)究的是物質與光相(xiang)互作用引起的變化，因此(ci)光化學是化學和物理學的交叉學科。

相應于熱化學，光催化有機合成反應的特點如下：

1）光是一種非常特殊的生態學上清潔的“試劑"；

2）光化(hua)學(xue)反(fan)應條件(jian)一般比熱化(hua)學(xue)要溫和；

3）光化學反應(ying)能提(ti)供安全(quan)的工業生產環(huan)境(jing)，因為反應(ying)基本上在室(shi)溫(wen)或低于室(shi)溫(wen)下進行；

4）有機化合物在進行光化學反應時,不需要(yao)進(jin)行基(ji)團保護；

5）在常規合成中，可(ke)通過插入一步光化學反應大大縮(suo)短(duan)合成路線。 因此，光化學在合成化學中，特別是在天(tian)然產物、醫藥(yao)、香料等精(jing)細有機(ji)合成中具(ju)有特別重要的意義。

光催化的研究方向：

1）水污染治理

隨著工業化和現代化的不斷發展，環境污染問題日趨嚴重，水污染是其中重中之重。相比傳統水污染治理方法，光催化法綠色環保、無二次污染。除了常見的各種染料，如亞甲基藍 (MB)、羅丹明 B (RhB)、甲基橙 (MO) 等，其他無色的污染物，比如苯酚、雙酚 A(BPA)，或者各種抗生素農藥等都可以降解掉。此外，光催化還可以將水體中的有毒重金屬離子，如 Cr6+、Pt4+、Au3+ 等還原為低價離(li)子，減弱其毒性。

2）水分解

傳統的化石能源儲量有限，且燃燒后會造成溫室效應和環境污染，如何制造清潔可再生能源是研究熱點。利用光催化將水分解為 H2 和 O2，用氫能(neng)源取代(dai)化石能(neng)源，生態環(huan)保(bao)、成本低。但目前產氫效率還比(bi)較低，距(ju)離(li)實際工業化應用還有很長的路要走。

3）CO2 還原

隨著大氣中 CO2 濃度不斷增加，溫室效應越發明顯，*端氣候頻發，如何降低大氣中 CO2 含量是函待解決的重大問題。利用光催化技術，將 CO2 還原為甲烷、甲醇、甲酸等有機(ji)化(hua)合物(wu)，具有很(hen)高的應(ying)用價值。

4）空氣凈化

空氣中含有的污染物主要有氮氧化物 (NO2，NO 等)，硫氧化物(SO2，SO3 等)，各種揮發性有機化合物(甲苯、苯、二甲苯、*醛、乙醛(quan)等)。目前(qian)處理空氣污染常見(jian)方法為物(wu)理吸(xi)附或者借助(zhu)貴金(jin)屬降解(jie)，物(wu)理吸(xi)附適用面廣，但只(zhi)適合于濃度較高污染物(wu)；貴金(jin)屬降解(jie)成(cheng)本高，且條(tiao)件苛刻，耗能高，效率低，只(zhi)適用于有經濟條(tiao)件的(de)工廠。光(guang)催化作為一種新型的(de)綠色(se)環保技術，成(cheng)本低，適用面廣，顯示出(chu)廣闊應用前(qian)景。

5）抗菌

抗菌材料分為有機和無機兩類，而有機材料抗菌性弱、耐熱性差、穩定性較差等特點限制了其使用，并逐漸被無機抗菌材料取代，而負載有銀、銅等金屬離子的無機殺菌劑能使細胞失去活性，但細菌被殺死后，可釋放出致熱和有毒的組分，如內毒素。而 TiO2 等(deng)光催化劑不僅能(neng)殺死細菌，還(huan)能(neng)*降解有(you)毒組分(fen)。

6）有機合成

傳統(tong)有(you)機(ji)(ji)(ji)合成(cheng)經常使用(yong)到有(you)害有(you)毒或者危(wei)險試(shi)劑，且(qie)一些反(fan)(fan)應(ying)條件苛刻(ke)，而光催化(hua)有(you)機(ji)(ji)(ji)合成(cheng)反(fan)(fan)應(ying)條件溫(wen)和，具備高選擇性(xing)，簡單環(huan)保，成(cheng)為有(you)機(ji)(ji)(ji)合成(cheng)研究熱點(dian)。目前(qian)，光催化(hua)在有(you)機(ji)(ji)(ji)合成(cheng)中的應(ying)用(yong)有(you)：

(1)醇，胺，烯烴(jing)和烷烴(jing)的氧(yang)化(hua)或芳(fang)香族化(hua)合物羥基化(hua)反(fan)應(ying)；

(2)用親核試劑活化、官能化 α-C-H 鍵以構建新的 C-C 或 C-X(X = O，N 或 S)鍵；

(3)將硝基苯還原(yuan)成氨基苯或偶氮苯等等。

當然光(guang)催化的研究方向絕不(bu)止上面(mian)提到的這些，比如自(zi)清潔、太陽(yang)能(neng)電池(chi)等等。總(zong)而(er)言之，光(guang)催化是一個充滿朝氣與挑(tiao)戰(zhan)的領(ling)域，其中(zhong)一些技術能(neng)實現(xian)大規模(mo)生(sheng)產和應(ying)用(yong)的話，將對人類(lei)生(sheng)活帶來(lai)莫大的改善。

大面積光催化氙燈光源參數（可定制）

1光譜范圍 350nm-2500nm，可選配延長至14μm

2光斑面積30cm-10米（可定制）

3空間不均勻度為+/- 5％（ASTM E927）。

4照度6萬lux-10萬lux可調（可以做道20萬lux）

5光功率：1000w/m2-2000 w/m2

6.光譜匹配度：除700-800nm以外在400-1100nm范圍內均為A即

7 增(zeng)大(da)光照強度可以(yi)直接(jie)更換大(da)功率燈泡無需更換電源(yuan)

8 電源(yuan)采用(yong)特殊設(she)計可以有效延(yan)長燈泡使用(yong)壽(shou)命