光熱協同技術未來將朝著這兩大方向發展
更新時間：2019-10-21 點擊次數：2999
光熱協同技術未來將朝著這兩大方向發展
光熱協同的作用下可實現催化新材料的合成與光熱催化活性的表征。主要應用于半導體材料的合成燒結、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、固氮等領域。
催化技術在能源領域一直以來發揮著非常重要的作用，應用較多的是光催化技術和熱催化技術。光催化和熱催化一直以來作為兩種相互獨立的催化條件，被應用到不同的催化體系中。長期探索發現兩種催化技術自身均存在不足。光催化技術面臨著可利用的光源有限，對于許多化學反應，入射光給予的初始能量并不能有效地激發目標反應的開始。相對而言，熱催化技術雖然可以通過提高溫度促使化學反應的發生，但是熱催化反應能耗較高，而且會影響產物的穩定性以及選擇性。基于上述考慮，設計將光催化和熱催化結合在一起，通過對催化劑電子結構和催化過程中反應物種吸附態的影響，產生光催化-熱催化協同作用，從而改善了常規單一催化體系的技術性不足，開辟了一條切實可行的新催化途徑。
光熱協同技術近些年來受到廣泛關注，并表現出比傳統熱催化或光催化凈化技術更優異的凈化性能。近些年，研究學者對該技術進行了系列研究，并獲得了比傳統熱催化或光催化凈化技術更優異的凈化性能，主要包括：通過調節貴金屬的形貌、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、形貌調控、構筑復合催化劑等方案調控晶格氧活性和氧空位濃度，進而調控其光熱催化降解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技術的研究，該技術尚不成熟，還有許多科學技術問題需要解決。基于此，光熱協同技術未來的發展方向主要有如下兩方面。
一是探究光熱協同作用的本質機制。認知作用機制是設計和構筑催化材料的基礎。利用原位表征手段，并結合系統的材料表征和模擬計算剖析本質機制將是一個重點研究方向。
二是需要針對不同應用環境，設計催化材料和凈化體系。此外，在將光熱催化技術用于降解低濃度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相結合有望解決這一難題，這也是光熱協同催化技術未來發展方向之一。
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