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光催化、熱催化、光熱催化

時(shí)間:2023-08-31 點(diǎn)擊:

催化反應(yīng)因其所消耗的能量不同而分為熱催化、光催化和電催化等,光電催化及光熱催化等催化反應(yīng)類型屬于交叉學(xué)科的產(chǎn)物。

將熱催化和光催化結(jié)合起來的光熱催化策略在近年來開始嶄露頭角,這篇文章我們將一起來探討熱催化、光催化及光熱催化三者的區(qū)別與聯(lián)系。


催化反應(yīng)因其所消耗的能量不同而分為熱催化,光催化和電催化等                                                                 

一、熱催化

熱催化,也可稱作催化,屬于傳統(tǒng)催化領(lǐng)域,在與其他催化反應(yīng)交叉時(shí),為區(qū)別催化反應(yīng)類型和反應(yīng)機(jī)理,會(huì)特別注明為熱催化。


二、光催化

光催化則是利用光生載流子來催化反應(yīng),反應(yīng)機(jī)理和路徑與熱催化不同,反應(yīng)條件溫和,易操作,與傳統(tǒng)催化發(fā)展三百余年的歷史相比,光催化是比較年輕的新型催化反應(yīng)類型。


三、光熱催化

近幾年來,伴隨著催化研究的逐漸深入和跨領(lǐng)域交叉學(xué)科的興起,將兩種或多種手段進(jìn)行復(fù)合,如熱催化、光催化和電催化等有效結(jié)合構(gòu)成的協(xié)同催化手段,受到越來越多科研工作者的關(guān)注。其中光熱催化是近些年來學(xué)者們提出的一種集光催化與熱催化為一體的新型技術(shù),光熱催化反應(yīng)既可提高催化反應(yīng)的效率,又能將低密度的太陽能轉(zhuǎn)變?yōu)楦呙芏鹊幕瘜W(xué)能。

一般來說,如果一個(gè)反應(yīng)涉及光、熱和催化轉(zhuǎn)化,則可視為光熱催化。

光熱催化可分為三大類:

①熱輔助光催化反應(yīng),主要由光驅(qū)動(dòng),催化劑本身不具備熱催化活性,熱能有助于進(jìn)一步降低光催化的表觀活性能;

②光輔助熱催化反應(yīng),熱能是整個(gè)反應(yīng)的主要驅(qū)動(dòng)力,光輻射主要起到提高局部溫度的作用,光化學(xué)效應(yīng)可能同時(shí)存在;

③光熱耦合催化,光熱效應(yīng)釋放的熱量可以促進(jìn)反應(yīng)過程,光化學(xué)效應(yīng)提升表觀活性,熱化學(xué)和光化學(xué)協(xié)同作用不僅僅是兩種反應(yīng)的簡單相加,而是超過了光催化和熱催化活性的總和。