甜菜碱的国内外合成研究及进展
甜菜碱的国内外合成研究及进展
将甜菜碱用作饲料添加剂的始作俑者是芬兰的大型甜菜糖业，他们成功地从甜菜糖蜜废水中提取了天然甜菜碱，并将其推向饲料、养殖行业。可是，当饲料、养殖行业因使用这种非常安全的饲料添加剂——甜菜碱获得了意想不到的效果的时候，却由于资源有限导致的价格因素而无法在饲料行业大规模使用。在这样的背景之下，国内外的专家学者开始尝试用化学合成的方法制备甜菜碱。
目前甜菜碱的制备方法主要有两种，一是从甜菜糖蜜中提取；二是由一氯乙酸与三甲胺化学反应而得到。
2.1 从甜菜糖蜜中提取
甜菜碱存在于许多植物的根、茎、叶及种子中，特别是糖用甜菜的根中含量较大，新鲜甜菜根中甜菜碱含量为0.3%～0.7 %。甜菜碱在制糖工艺过程中逐渐富集，在二次结晶蔗糖后的废糖蜜中含量达3%～8%。废糖蜜通常用来发酵生产酒精、味精、酵母、柠檬酸等产品，在此过程中甜菜碱不受破坏最终进入废液，这是提取甜菜碱的主要原料。
在甜菜制糖后的母液中，含甜菜碱12%～15%。所以开发甜菜碱是一个低投入，高产出项目。据文献记载，国内外基本上都是从废糖蜜中提取甜菜碱及其盐酸盐，其方法很多，归纳起来有化学法、电解法、裂解法、离子交换树脂法（离子交换提取法）、色谱分离法（离子排斥提取法）等等。甜菜碱最早由芬兰CALTER 公司采用裂解法从废糖蜜中提取得到。
目前甜菜碱的提取工艺主要有离子交换提取法和离子排斥提取法。
2.1.1 化学法
化学法：将300g甜菜制糖后的母液加热到50℃在搅拌下加入80g的CaCI2，
趁热过滤，在滤液中加入盆酸，在20～30℃结晶、分离、干燥，得纯度为98.8%的甜菜碱粗品。
2.1.2 离子交换提取法…
2.1.3 离子排斥提取法…
2.2 化学法合成
2.2.1 甜菜碱的合成
化学合成法生产甜菜碱是用三甲胺与氯乙酸钠进行反应，制成甜菜碱与氯化钠的水溶液，然后用适当的方法将其分离从而得到产品。目前，国内合成甜菜碱的生产厂家均采用这一工艺路线，该方法虽然只有两步反应，但第二步的合成反应机理较为复杂。影响因素也较多，不易控制，有必要进一步研究。
工艺流程示意见下图：
图2.1 化学法合成甜菜碱工艺流程示意图
另一化学合成法工艺路线，是用胆碱盐经氧化获得甜菜碱，该方法已有国外公司在中国申请了技术专利。
…
化学法合成甜菜碱的优点是：生产成本低廉，可以大规模生产。中国农业科学院饲料研究所对生产工艺与流程进行了改进，生产出不吸潮、不结块、流散性好的饲料专用甜菜碱。
2.2.2 甜菜碱的分离…
2.2.3 甜菜碱盐酸盐的制备
将以氯乙酸和三甲胺为原料合成甜菜碱的反应液用等摩尔盐酸酸化，甜菜碱
形成盐酸盐，在一定温度、浓度下析出，经过滤、干燥即得甜菜碱盐酸盐。
无水甜菜碱与副产品的分离、提纯技术含量高，设备昂贵，能耗也高，所以纯品甜菜碱售价远高于甜菜碱盐酸盐，因此在饲料生产中尚未得到广泛应用。
为了降低成本生产了甜菜碱盐酸盐，就是在2式反应完成后，控制摩尔比，pH值等等一系列环节滴加盐酸进去，以共价键的形式与甜菜碱结合，生成甜菜碱盐酸盐，此时分离提纯的过程相对较为简单，成本低，这就是为什么现在甜菜碱盐酸盐广泛应用的原因。纯品甜菜碱盐酸盐也具有吸潮、流动性较差的缺点，目前市场上98%甜菜碱盐酸盐都具有这样的缺陷，流散性不好，使用起来不方便，添加到饲料中混合均匀度得不到保障。针对这些问题，潍坊祥维斯化学品有限公司开发生产了赛维碱，甜菜碱盐酸盐含量为95%，具有不吸潮、不结块、流散性好等特点，近几年来已在饲料生产中得到广泛应用。
2.3 生物样品中提取分离甜菜碱…
2.4 甜菜碱生产工艺进展
甜菜碱原先是从甜菜中提取的，随着其市场的不断增大，仅靠提取已远远不能满足需要，目前，市场上的甜菜碱产品多为人工合成品。
人工合成甜菜碱的研究是从20世纪60年代开始的。从原料上讲，合成甜菜碱可以有两条工艺路线：一条可由氯化胆碱氧化制备，另一条可由氯乙酸与三甲胺合成。前一条路线是生物内的代谢反应之一；后一条工艺路线文献上有诸多报道，但其实质仍然都是沿用1966年法国专利公开的技术。所以，目前广泛沿用的工艺为生产甜菜碱的“传统工艺”。其基本程序为：在碱催化下氯乙酸与三甲胺反应，然后除盐、浓缩、析晶而获得产品。按照该工艺，在反应混合物中副产物食盐占27.6%，实际中往往要占30%左右，甜菜碱占大约70%。所以，要获得纯品甜菜碱，就必须将副产物食盐除去。然而，食盐和甜菜碱盐酸盐在水中溶解度都很大，将二者分离比较困难。因此，如何将二者分开就成了该工艺的核心问题。目前广泛沿用的传统工艺用的是离子交换树脂法。因此，也称传统工艺为“离
子交换法”。这种方法设备投资大、操作繁琐、后期蒸发浓缩负荷大、能耗高、成本高，而且还产生大量废液、废酸、废碱污染环境，不能适应当前形势发展的要求。
…
2.5 甜菜碱的质量指标
表2.1 甜菜碱的质量指标表
项目指标
甜菜碱含量（以干基计）的质量分数/% ≥96.0
干燥失重的质量分数/% ≤2.0
抗结块剂（硬脂酸钙）的质量分数/% ≤1.5
灼烧残渣的质量分数/% ≤0.5
重金属（以Pb计）的质量分数/% ≤0.002
砷（以As计）的质量分数/% ≤0.0002
氯（以Cl-计）的质量分数/% ≤0.2
内容摘自六鉴网(https://www.360docs.net/doc/d318467359.html,)发布《甜菜碱技术与市场调研报告》。
2021年半导体光催化制氢的进展
《能源材料》课程论文 欧阳光明（2021.03.07） 题目：半导体光催化水解制氢的进展 指导教师：毛景 学生姓名：朱永坤学号： 20130800830 专业：建筑结构及功能材料 院（系）：材料科学与工程 2016年 6月 8 日关键词：半导体；光催化；太阳能；电解水；制氢； 改性。 引言： 在上课过程中老师讲到的新能源汽车当中的氢燃料池 汽车让我对氢能的开发利用产生了浓厚的兴趣，就想着 写一篇关于氢能方面的文章。结合老师上课过程提到的 太阳能制氢，就定位在了半导体光催化制氢这个主题 了。 目前，氢气在氢燃料电池汽车当中得到了广泛的应 用，氢燃料电池通过液态氢与空气中的氧结合而发电，根 据此原理而制成的氢燃料电池可以发电用来推动汽车。 氢燃料电池汽车是终极环保汽车。氢燃料电池汽车零排 放，且一次加氢续驶里程长，加氢时间短，相当于汽油 车，一直以来被作为新能源汽车技术路线之一。 但是，到目前为止，氢燃料电池汽车，并没有得到大 范围的普及，因为一些技术条件的短板暂时限制了它的应 用。其中最大的问题就是氢气来源问题，世界上很多国家
的氢燃料的生产并不是以水为原料，而是以天然气作为生 产原料，先前讲到了，如果要电解水取得氢气，那需要很 大的能量消耗，而且要生产出能量值与普通汽油燃料相当 的氢燃料，我们就需要大量的水资源，水同样也是我们这 个星球稀缺的资源。同时，氢气的储存和运输过程又要耗 费很大的能量，所以到目前为止，要驱动一辆氢燃料电池 汽车，所需能耗太大，还不能达到节能环保的目的。麻省 理工学院的一些能源专家则提出，氢燃料电池车真正要 “跑起来”，至少还需要15年的时间。 那么，如何低能耗，效率高地制备氢气成为了氢燃料 汽车的一个瓶颈，目前制备氢气有也有很多方法，包括热 化学法制氢，光电化学分解法制氢，光催化法制氢，人工 光合作用制氢，生物制氢等，在这里重点介绍一下光催化 制氢的一些新的研究和进展。 摘要: 氢能具有高效、清洁、无污染、易于产生、便于输运 和可再生等特点,是最理想的能源载体。因此，氢能将会成 为未来化石能源的主要替代能源之一，利用可再生能源制 取氢气是未来能源发展的必然趋势。 利用太阳能直接从水中获得的氢气,氢气又可作为能源燃料,燃烧产物是水,它以最清洁环保的形态回到自然生态循环中,这是一种完全的可持续开发的能源利用的途径。 背景: 光解水制氢技术始自1972年，由日本东京大学Fujishima A和Honda K两位教授首次报告发现TiO2单晶电极光催化分解水从而产生氢气这一现象，从而揭示了利用太阳能直接分解水制氢的可能性，开辟了利用太阳能光解水制氢的研究道路。 利用太阳能分解水制氢或将太阳能直接转化为化学能逐渐成为能源领域的研究热点之一。近年来,太阳能利用的研究、特别是利用
光催化材料的研究与进展
光催化材料的研究与进展 洛阳理工学院吴华光B08010319 摘要： 光催化降解污染物是近年来发展起来的一种节能、高效的绿色环保新技术．它在去除空气中有害物质,废水中有机污染物的光催化降解,废水中重金属污染物的降解，饮用水的深度的处理，除臭，杀菌防霉等方面都有重要作用，但是作为新功能材料，它也面临着很多局限性：催化效率不高，催化剂产量不高，有些催化剂中含有有害重金属离子可能存在污染现象。但是我们也应当看到他巨大的发展潜力和市场利用价值，作为处理环境污染的一种方式，它以零二次污染，能源消耗为零，自发进行无需监控等优势必将居于污染控制的鳌头。本文介绍了一些关于光催化研究的制备与发展方向的思考，光催化正在以TiO 2 ，ZnO为主导多种非重金属离子掺杂，趋于多样化的制备方法方向发展。 关键字：光催化催化效率 正文： 光催化(Photocatalysis)是一种在催化剂存在下的光化学反应，是光化学与催化剂的有机结合，因此光和催化剂是光催化的必要条件。“光催化”定义为:通过催化剂对光的吸收而进行的催化反应(a catalytic reaction involving light absorption by a catalyst or a substrate)。氧化钛(TiO 2 )具有稳定的结构、优良的光催化性能及无毒等特点，是近年研究最多的光催化剂， 但是，TiO 2 具有大的禁带宽度，其值为3．2 eV，只能吸收波长A≤387 11111的紫外光，不能有效地利用太阳能，光催化或能量转换效率偏低，使它的应用受到限制。因此，研制新型光催化剂、提高光催化剂的催化活性仍是重要的研究课题]1[。复合掺杂不同半导体，利用不同半导体导带和价带能级的差异分离光生载流子，降低复合几率，提高量子效率，成为提高光催化材料性能的有效方法5]-[2。 与一元氧化物如TiO 2 和ZnO等光催化剂相比，复合氧化物光催化剂，如 ZnO- SnO 2TiO 2 -SnO 2 和WO3- TiO 2 等体系具有吸收波长更长和光催化效率更 高等特点因而成为研究热点. 一、常用的光催化剂的制备方法 （一）水热合成法。 热合成反应是在特制的密封容器中（能够产生一定的压力），以水溶液作为反应介质，通过对反应体系加热或接近其临界温度而产生高压，从而进行材料的合成与制备的一种有效方法。 （二）溶剂热合成法 溶剂热合成技术是在水热法的基础上，以有机溶剂代替水作为介质，采用类似水热合成的原理制备纳米材料，极大的扩展水热法的应用范围。 （三）溶胶-凝胶法
国内外研究现状
国内研究现状 （一）数据情况 在中国知网中的“中国基础教育研究”栏目中输入主题“小学英语课堂学生展示形式研究”进行查询，结果如下：2004年的数据为1篇，2011~2019年的9年间，关于小学英语课堂展示形式的文章也只有90篇（见图1.1）。但对比2004年的1篇到2018年的27篇，论文数量呈上升趋势，该数据说明国内老师们开始对小学英语课堂展示形式进行探索。 （二）关键词分布 从图1.2可以看出，451篇文章的关键词前六个依次排序为：小学英语、小学英语教学、课堂提问、信息技术、教师话语、小学生。由此可以看出，文章作者的关注点大部分是在教师的课堂教学方面，但涉及学生的展示形式较少。由此可以说明，目前的研究尚停留在英语课堂教学法，并为有涉及学生课堂展示的研究。 （三）文章作者 文章作者所属机构大部分在江苏省（图1.3），由此可以看出，该生对小学英语课堂教学的研究暂时走在前面。其中来自教育期刊的有52篇，博硕士的有26篇（图1.4）。 （四）文章来源 文献来源排序为：校园英语，而这些期刊名称中几乎没有国内权威性的一级核心期刊（见图1.4），因此我们课题团队判断原因有如下几点：一是核心期刊对小学英语课堂展示的研究不够重视；二是文章理论性欠缺，达不到应有的高度；三是由于学生的课堂展示还固守于传统教学，对学生不敢放手。 （四）主要研究内容 经过查阅大部分论文，发现国内对小学英语学生的课堂展示研究内容主要集中在以下三个方面： 1.老师在英语课堂的教学方法 从目前的研究来看，一线的小学英语教师已经意识到研究英语课堂教学方法对我国目前的英语教学具有不可忽视的意义。其代表性观点认为小学英语课堂的教学方法有如下几种：故事教学、情境教学、游戏教学、词汇教学、任务教学。 2.小学英语课堂的教学内容 小学英语课堂是贴近生活，因此教学内容以激发小学生的学习兴趣为主；为满足学生的表演欲，教学内容生动有趣，比如韵律诗、儿歌、游戏、会话表演等；教学的内容语言真实可见，学生可以在上课时通过边用、边学、边做，让他们在用中学、学中用，反复实践，学用结合能使他们对所学知识记忆更加深刻。 3.教学模式 于海浩在《让小学英语课堂“活”起来——遵循小学生的年龄特点》一文中认为：小学英语课堂模式应强化学生小组合作的学习模式：一是小组合作，带着期待进入英语课堂；二是小组合作，带着感情参与课堂；三是小组合作，带着创新延伸课堂，四是小组合作，带着欣赏分享课堂。其观点在小学英语课堂教学中具有一定启发性和实践意义，英语这一外语也决定了学生在学习过程中分享、互动应该成为英语课堂的教学模式之一，这样能让英语课堂“活”起来；但该观点从学生学习的多元层面而言，还是单薄了一些。 通过以上几个代表性的观点可以得出，目前我国小学英语课堂学生展示的研究有一下三个特点： （1）研究起步晚，时间短，主要开始集中研究也是近两年的事情，因此，研究还停留在表层。特别是目前我国小学英语课堂学生为主，老师为辅的开展仍然是素质教育的初级阶段，且主要集中在教育理念较先进的江浙地区。 （2）目前参与研究的绝大多数是一线小学英语老师，缺乏专家的理念和理论引领，科研能
光催化材料研究进展概要
光催化材料研究进展 20 世纪以来, 人们在享受迅速发展的科技所带来的舒适和方便的同时, 也品尝着盲目和短视造成的生存环境不断恶化的苦果, 环境污染日趋严重。为了适应可持续发展的需要, 污染的控制和治理已成为一个亟待解决的问题。在各种环境污染中, 最普遍、最重要和影响最大的是化学污染。因而, 有效的控制和治理各种化学污染物是环境综合治理的重点, 开发化学污染物无害化的实用技术是环境保护的关键。目前使用的具有代表性的化学污染物处理方法主要有: 物理吸附法、化学氧化法、微生物处理法和高温焚烧法。这些方法对环境的保护和治理起重大作用, 但是这些技术不同程度的存在着或效率低, 不能彻底将污染物无害化, 产生二次污染, 或使用范围窄, 仅适合特定的污染物而不适合大规模推广应用等方面的缺陷[1]。光催化氧化技术是一门新兴的有广阔应用前景的技术, 特别适用于生化、物化等传统方法无法处理的难降解物质的处理。其中TiO2、ZnO、CdS、WO 3、Fe 2 O 3等半导体光催化技术因其可以直接利用光能而被许多研究者看好[2]。 1.1 TiO 2光催化概述 1.1.1 TiO 2的结构性质 二氧化钛是一种多晶型化合物,常见的n型半导体。由于构成原子排列方式不同,TIO2在自然界主要有三种结晶形态分布:锐钛矿型、
金红石型和板钛矿型。三种晶体结构的TIO2中,锐钛矿和金红石的工业用途较广。和锐钛矿相比,金红石的原子排列要致密得多,其相对密度、折射率以及介电常数也较大,具有很高的分散光射线的能力,同时具有很强的遮盖力和着色力,可用作重要的白色涂料。锐钛矿在可见光短波部分的反射率比金红石型高,普遍拥有良好的光催化活性,在光催化处理环境污染物方面有着极为广阔的应用前景[3]。 1.1.2TiO2光催化反应机理 半导休表面多相光催化的基本原理:用能量高于禁带宽度(Eg)的光照射半导体表面时,价带上的电子被激发,跃迁到异带上，同时在价带产生相应的空穴,这样就半导体内部生成电子(e-)—空穴（h+）随后,.电子-空穴对迁移到粒子表面不同位置、与吸附半导体表面的反应物发生相应的氧化或还原反应,同时激发态的二氧化钛重新回归到基态。与电荷分离相逆的是电子-空穴对的复合过程,这是半导体光催化剂失活的主要原因。电子-空穴对的复合将在半导体体内或表面发生,并释放热量。 1.1.3 TiO2催化剂的局限及改性途径 作为光催化剂,虽然二氧化钛具有其他催化剂难以比拟的无毒、价廉以及稳定等优点。但是目前二氧化钛光催化还存在着一些不足和局限,致使其不能再现实中得到大规模应用。究其原因,主要在于二氧化钛催化剂对太阳光的利用率不高并且其量子产率太低。锐钛矿相和金红石相二氧化铁的带隙分别为3.2eV和3.0 eV,对应的吸收阈值分别为420nm和380nm。它们所吸收的光的波长主要集中在紫外区,
光催化材料研究进展
. 光催化材料研究进展 20 世纪以来, 人们在享受迅速发展的科技所带来的舒适和方便的同时, 也品尝着盲目和短视造成的生存环境不断恶化的苦果, 环境污染日趋严重。为了适应可持续发展的需要, 污染的控制和治理已成为一个亟待解决的问题。在各种环境污染中, 最普遍、最重要和影响最大的是化学污染。因而, 有效的控制和治理各种化学污染物是环境综合治理的重点, 开发化学污染物无害化的实用技术是环境保护的关键。目前使用的具有代表性的化学污染物处理方法主要有: 物理吸附法、化学氧化法、微生物处理法和高温焚烧法。这些方法对环境的保护和治理起重大作用, 但是这些技术不同程度的存在着或效率低, 不能彻底将污染物无害化, 产生二次污染, 或使用范围窄, 仅[1]。光催化适合特定的污染物而不适合大规模推广应用等方面的缺陷氧化技术是一门新兴的有广阔应用前景的技术, 特别适用于生化、物化等传统方法无法处理的难降解物质的处理。其中TiO 、ZnO、CdS、2 WO 、Fe O 等半导体光催化技术因其可以直接利用光能而被许332[2]。多研究者看好1.1 TiO光催化概述 21.1.1 TiO的结构性质 2二氧化钛是一种多晶型化合物,常见的n型半导体。由于构成原子排列方式不同,TIO在自然界主要有三种结晶形态分布:锐钛矿型、2金红石型和板钛矿型。三种晶体结构的TIO中,锐钛矿和金红石的工2业用
途较广。和锐钛矿相比,金红石的原子排列要致密得多,其相对密资料Word . 度、折射率以及介电常数也较大,具有很高的分散光射线的能力,同时具有很强的遮盖力和着色力,可用作重要的白色涂料。锐钛矿在可见 光短波部分的反射率比金红石型高,普遍拥有良好的光催化活性,在[3]。光催化处理环境污染物方面有着极为广阔的应用前景 1.1.2TiO光催化反应机理2半导休表面多相光催化的基本原理:用 能量高于禁带宽度(Eg)的光照射半导体表面时,价带上的电子被激发,跃迁到异带上，同时在价-+）随后h(e,.)—空穴（带产生相应的空穴,这样就半导体内部生成电子电子-空穴对迁移到粒子表面不同位置、 与吸附半导体表面的反应物发生相应的氧化或还原反应,同时激发态 的二氧化钛重新回归到基态。与电荷分离相逆的是电子-空穴对的复 合过程,这是半导体光催化剂失活的主要原因。电子-空穴对的复合将在半导体体内或表面发生,并释放热量。 1.1.3 TiO催化剂的局限及改性途径2作为光催化剂,虽然二氧化钛 具有其他催化剂难以比拟的无毒、价廉以及稳定等优点。但是目前二氧化钛光催化还存在着一些不足和局限,致使其不能再现实中得到大 规模应用。究其原因,主要在于二氧化钛催化剂对太阳光的利用率不 高并且其量子产率太低。锐钛矿相和金红石相二氧化铁的带隙分别为3.2eV和3.0 eV,对应的吸收阈值分别为420nm和380nm。它们所吸 收的光的波长主要集中在紫外区,而在照射到地球表面的太阳光中,
国内外研究现状和发展趋势
北京市绿化隔离带可持续经营技术及效益评价 二、项目所属领域国内外研究开发现状和发展趋势 1、由城市绿地到城市林业的发展 城市绿地是城市中一种特殊的生态系统，它是城市系统中能够执行“吐故纳新”负反馈调节机制的子系统。这个系统一方面能为城市居民提供良好的生活环境，为城市生物提供适宜的生境；另一方面能增强城市景观的自然性、促进城市居民与自然的和谐共生。它是城市现代化和文明程度的重要标志。 绿地(greenspace)一词，各国的法律规范和学术研究对它的定义和范围有着不同的解释，西方城市规划概念中一般不提城市绿地，而是开敞空间(OpenSpace)，我国建国以来一直延用原苏联的绿地概念，包括城市区域内的各类公园、居住区绿地、单位绿地、道路绿化、墓地、农地、林地、生产防护绿地、风景名胜区、植物覆盖较好的城市待用地等。 尽管各国关于开敞空间(或绿地)的定义不尽相同，但它们都强调了开敞空间(或绿地)在城市中的自然属性，即都是为了保持、恢复或建立自然景观的地域。绿地作为城市的一种景观，是城市中保持自然景观，或使自然景观得到恢复的地域，是城市自然景观和人文景观的综合体现，是城市中最能体现生态性的生态空间，是构成城市景观的重要组成部分。在结构上为人工设计的植物景观、自然植物景观或半自然植物景观。绿地在城市中的功能和作用主要包括：组织城市空间的功能、生态功能（改善生态环境的功能、生物多样性保护功能）、游憩休闲功能、文化(历史)功能、教育功能、社会功能、城市防护和减灾功能。 城市绿地发展和研究进程包括：城市绿地思想启蒙阶段、城市绿地规划思想形成阶段、城市绿地理论和方法的发展阶段、城市绿地生态规划和建设阶段。
半导体光催化综述
硫及金属硫化物-类石墨相氮化碳纳米复合材料的制备， 表征及其光催化性能的研究
第一章绪论 自18世纪60年代的第一次工业革命到现在以来，科学技术迅猛发展、日新月异。工业革命（第一次科技革命）以瓦特的蒸汽机的发明为标志，宣告了人类社会由原来的火器时代，进入到了蒸汽时代。第二次科技革命发生在19世纪70年代，在这个时期，自然科学取得了飞速的进展，由于资本主义制度的逐渐形成和完善，资本主义国家为了生存和发展，开始了大量的对世界资源进行掠夺。两次工业革命对然建立了世界的初步两极格局，但是两次科技革命的功劳还是不容忽视的，它们推动了传统的农业，手工业向现代化工业以及机器化工业的飞速发展，并且带给了人类社会巨大的物质财富，在资本主义国家逐利的对外扩张过程中，不可否认的是它们的争斗促进了人类文明的进步和繁荣。但是，当资本家们在大力发展社会生产力，提高生活水平的同时，对环境也造成了严重的破坏，至今，已严重威胁着我们所处在的的生存环境。 特别是在进入20世纪50年代之后的第三次科技革命；随着工业现代化进程的加快，人类向所生存的环境排放了大量的生产废水、废气，它们其中含有大量的有毒污染物如医用药品、农药、工业染料、表面活性剂和含有重金属离子的溶液等，含有上述物质的这些废水给人类的健康和生存环境带来巨大的威胁。而且在上述这些污染物中，用传统的处理方法很难将其完全消灭和降解。废水中的很多有机化合物能使水中的厌氧微生物发生异变，从而产生明显的毒害作用；所以必须创造出一些其它的非生物的降解技术来除去这些有机化合物[1-3]。因此，开发一种简便、有效、快捷、无害的方法来治理水体污染和大气污染是当前社会一个亟待解决的问题。并且，社会现代化的发展需要消耗大量的能源，据专家分析，传统的化石能源已经不能继续维持人类社会的长期发展，而且传统的化石能源的使用是当前引发严重环境问题的万恶之源。所以，环境问题和能源问题是21世纪可持续发展战略的两大亟待解决的严重问题。 1.1研究背景与意义
国内外研究现状68639
世界各国都在广泛开展地理实践活动的教学，例如日本1999年颁布的《小学、初中、高中学校活动纲要》规定中小学必须实施“综合实践学习时间”，要求设计和实施“基于地理课题的探究学习活动”和“体验性学习活动”；美国的中小学在地理教学中都实施了“应用学习”的方式；法国在中小学地理教学中实施了“动手做（hands-on）”教育理念；由此可见，在地理学科中开展地理实践活动教学，培养学生的实践能力已经成为世界各国地理教育改革的共同趋势。 此外，为了适应地理改革的需要，各国都将地理实践活动纳入正常的地理教学计划中。如：在爱尔兰，新的地理计划增加了野外考察内容；法国和丹麦还建有专门的地理野营学校；意大利、瑞士、比利时的学校读有野外地理研究基地；在英国，规定高年级野外活动时间不少于一个月，此外，地理考试时也大量引用野外工作的资料和成果；日本在乡土地理教材中还向学生介绍附近地域的调查方法，包括怎么样阅读地图、怎样到市县政府和派出所搜集资料、怎样将统计数据绘成图表、怎样从事城市交通和农村土地利用的调查及其调查的步骤、如何确定访问和调查的对象、如何写调查报告等。[?? 国内研究进展 1、关于中学地理实践活动教学的重要性、作用及意义的研究 2001年李通和李岩梅经研究指出，“在这种地理实践活动中，学生的内心世界即知（认知活动，学生对学习内容的把握）、情（学生的学习动机、外在行为、状态的价值性情绪体验）、意（完成学习目标的目的和支配行为的活动）三方面都可以得到发展。而学生的实践活动在这些方面正可以发挥作用，因为实践活动不仅指向掌握知识，更重要的是指向掌握知识的方法，指向思维和活动的模式及方法，指向学生的认知能力和创造能力等”。[?? 2003年刘广义在《地理实践活动的兴起及意义》一文中对中学开展地理实践活动教学意义做了重要的阐述：①地理实践活动对“学习生活有用的地理”及对学习对终身发展都有用的地理“两大基本理念的实现；②促进学生形成主动学习的态度，学会自主学习；③构建开放式地理课程，拓展学习空间；④新评价机制的重要依托。[?? 而吕鸿则认为”地理实践活动是相对与课堂课堂教学以外的教育活动，这种活动有目的、有计划、有组织、有指导，它以能力培养、人格教育为主要目的，给学生创造尽可能多的探索、表现机会。地理实践活动是课堂教学的延续。中学地理的教学目标，除了通过地理课堂教学来市县，还必须通过积极开展地理实践活动才能全面完成。因此，地理实践活动是地理教学的“第二课堂”。[?? 2008年唐之冰在《积极开展地理实践活动，培养学生的创新素质》中指出，“在中学地理教学中应积极开展地理实践活动可以培养学生的创新精神、实践能力和综合素质。”[?? 高贝贝则认为地理实践活动再素质教育中具有重要作用，2009年他在《地理实践活动在素质教育的重要性》一文中指出“积极开展地理实践活动可以培养和调动学生参加科学技术活动的兴趣，培养学生的爱国主义情感，培养学生的环境意识等。”[?? 谢旻曾在《论地理教学中实践活动的意义和作用中指出，“实践活动在地理教学中的作用有：①实践有助于提高学生的学习兴趣，激发学习动机；②实践有助于提高学生的感知效果，优化学习环境；③实践有助于培养学生的观察能力，培养学生良好的学习习惯；④实践有助于能启发学生的思维，培养良好的科学素质”。[?? 2、关于地理实践活动教学开展的原则的研究 对于开展地理实践活动教学当中应遵守哪些原则？1992年陈泉汝认为“开展地理实践地理应遵守一下原则①活动与思想政治教育相结合的原则；②教师主导原则；③自愿和自主性原则；④实践性原则；⑤灵活性原则；⑥激发学生活动兴趣的原则”。[8]
半导体光催化制氢的进展.
《能源材料》课程论文 题目：半导体光催化水解制氢的进展 指导教师：毛景 学生姓名：朱永坤学号：20130800830 专业：建筑结构及功能材料 院（系）：材料科学与工程 2016年6月8 日
关键词：半导体；光催化；太阳能；电解水；制氢；改性。 引言： 在上课过程中老师讲到的新能源汽车当中的氢燃料池汽车让我对氢能的开发利用产生了浓厚的兴趣，就想着写一篇关于氢能方面的文章。结合老师上课过程提到的太阳能制氢，就定位在了半导体光催化制氢这个主题了。 目前，氢气在氢燃料电池汽车当中得到了广泛的应用，氢燃料电池通过液态氢与空气中的氧结合而发电，根据此原理而制成的氢燃料电池可以发电用来推动汽车。 氢燃料电池汽车是终极环保汽车。氢燃料电池汽车零排放，且一次加氢续驶里程长，加氢时间短，相当于汽油车，一直以来被作为新能源汽车技术路线之一。 但是，到目前为止，氢燃料电池汽车，并没有得到大范围的普及，因为一些技术条件的短板暂时限制了它的应用。其中最大的问题就是氢气来源问题，世界上很多国家的氢燃料的生产并不是以水为原料，而是以天然气作为生产原料，先前讲到了，如果要电解水取得氢气，那需要很大的能量消耗，而且要生产出能量值与普通汽油燃料相当的氢燃料，我们就需要大量的水资源，水同样也是我们这个星球稀缺的资源。同时，氢气的储存和运输过程又要耗费很大的能量，所以到目前为止，要驱动一辆氢燃料电池汽车，所需能耗太大，还不能达到节能环保的目的。麻省理工学院的一些能源专家则提出，氢燃料电池车真正要“跑起来”，至少还需要15年的时间。 那么，如何低能耗，效率高地制备氢气成为了氢燃料汽车的一个瓶颈，目前制备氢气有也有很多方法，包括热化学法制氢，光电化学分解法制氢，光催化法制氢，人工光合作用制氢，生物制氢等，在这里重点介绍一下光催化制氢的一
国内外研究现状
弯管机管材弯曲的国内外研究现状如何? 【信息来源:https://www.360docs.net/doc/d318467359.html, 时间:2011-02-25 9:41:13 点击次数:43次】在弯管机进行管材弯曲过程中，外侧壁的减薄、破裂，内侧壁的增厚、起皱和横截面畸变及其演化过程，一直是包括管材弯曲成形在内的工程界未能有效解决的技术难题，也是当今国内外塑性加工学科研究的难点和热点。随着大口径薄壁管小弯曲半径件和难变形料(钛合金)管的应用推广，上述问题闩益严重。 目前管材的弯曲方法众多，按照成形方法来区分，主要有滚弯曲、模弯曲及无模弯曲三种；按照加热与否可分为冷弯法和热弯法；按照有无填充物可以分为有芯弯管和无芯弯管。有时为满足管件的特定形状要求，或为减轻弯曲加工工艺难度，也采用其他的特殊弯管方法，如振动冲击弯曲等。近年来，管材弯曲成形技术取得了一些新的进展，相继开发出热应力弯曲和激光弯曲成形等新技术。下面对弯曲的方法进行简单的介绍。 管道系统在电力、石化、等工程建设中有着广泛的应用。尤其是随着经济建设的迅速发展，管道的规格和用材也在向着大型化和高强度发展。目前国内的中频弯管机多以外国的技术为蓝本，采用机械传动，自动化程度偏低，难以使大口径的管道在弯制的过程中，达到规定的质量和精度要求，因此，决定采用液压系统推进代替机械进给。经实践证明，是切实可行的。 1 弯管机工作原理 中频加热液压弯管机主要由机械装置、液压系统、中频加热系统、PLC控制系统、冷却系统等组成。机械装置主要有卡紧装置、小车推进装置、导向轮装置和摇臂回转装置等组成。弯管的工作原理如图1所示，其基本过程是：在将管道安装好之后，利用中频电源通过感应圈对其待弯区域进行加热，当加热到一定温度后，由小车将管道按照一定的速度向前推进，沿调整好的弯曲半径进行弯曲。
光解水制氢半导体光催化材料的研究进展
光解水制氢半导体光催化材料的研究进展 田蒙奎1 ,2 ,上官文峰2 ,欧阳自远1 ,王世杰1 (1. 中国科学院地球化学研究所,贵州贵阳550002 ; 2. 上海交通大学机械与动力学院燃烧与环境技术研究中心,上海200030) 摘要: 自从Fujishima2Honda 效应发现以来,科学研究者一直努力试图利用半导体光催化剂光分解水来获得既可储存而又清洁的学能———氢能。近一二十年来,光催化材料的研究经历了从简单氧化物、复合氧化物、层状化合物到能响应可见光的光催化材料。本文重点描述了这些光催化材料的结构和光催化特性,阐述了该课题的意和今后的研究方向。关键词: 光解水;氢能;半导体光催化剂中图分号: X13 文献标识码:A文章编号:100129731 (2005) 1021489204 1 引言 在能源危机和环境问题的双重压力下,氢能因其燃烧值高、储量丰富、无污染而成为最有希望替代现有化石能源的清洁能源,因而氢能的开发成了能源领域的研究热点。自从Fujishima 和Honda 于1972 年发现了TiO2 光电化学能分解水产生H2 和O2 以来[1 ] ,科学研究者实现太阳能光解水制氢一直在作不懈的努力。普遍接受的光解水制氢原理是:半导体光催化剂在能量等于或大于其禁带宽度的光辐射时,电子从最高电子占据分子轨道( HOMO ,即价带) 受激跃迁至最低电子占据分子轨道(LUMO ,即导带) ,从而在价带留下了光生空穴( h + ) , 导带中引入了光生电子(e - ) 。光生空穴和光生电子分别具有氧化和还
原能力。要实现太阳能光解水制氢和氧,光生电子的还原能力必须能还原H2O 产生H2 ,而光生空穴的氧化能力必须能氧化H2O 产生O2 ,即半导体光催化剂的导带底要在H2O/ H2 电位( E0 = 0V ,p H = 0) 的上面(导带位置越高,电位越负,还原能力越强) ;而价带顶在O2 / H2O 电位( ENHE = + 1. 23V ,p H = 0) 的下面(价带位置越低,电位越正,氧化能力越强) 。近一二十年来, TiO2 以外的光催化剂的相继发现,特别是能响应可见光的光催化材料的出现,使得光解水制氢研究进入了非常活跃时期。本文就近期太阳能光解水制氢研究进展中的半导体光催化材料作一综述。 2 简单半导体氧化物,硫化物系光催化剂目前广泛研究的简单化合物半导体材料的能带结构如图1 所示： 图1 部分半导体材料的能带结构示意图 Fig 1 Schematic diagram of band st ructure for some semiconductor s TiO2 光催化剂由于光照不发生光腐蚀、耐酸碱性好、化学性质稳定、对生物无毒性、来源丰富等优点而被广为利用。具有代表性的
光催化研究发展综述性报告
光催化研究发展综述性报告 本人申请攻读动力工程与工程热物理专业博士学位，由于对后续能源与新能源技术专业太阳能分解水制氢方向有浓厚的兴趣，通过对相关文献的阅读和参加相关报告，对太阳能光催化分解水制氢有了详细的了解，对其发展简述如下： 1.前言 当今人类社会面临能源和环境两大问题[1-2]。能源的短缺和环境的污染严重制约着人类社会的发展。一方面，社会的高速发展使得人类对于能源的需求越来越大，而我们目前所用的能源还是以传统的化石燃料为主，但是因为化石燃料的不可再生性，或者说是形成的时间周期太长，使得其必有枯竭的一天。据估计，按照目前的开采水平和消耗量，石油还能够维持四十年左右，煤炭最多也就是两百年，而天然气还可以维持大概六十多年。另一方面，化石燃料的燃烧，引起严重的环境污染和对环境的危害，如温室效应、酸雨、光化学烟雾等等，对人类的生存产生了严重的威胁。 研究自然的、社会的、生态的、经济的以及利用自然资源过程中的基本关系，以确保全球的可持续发展已经成为各国都十分关注的一个话题。就像美国，在2009年提出的7870亿美元的巨额经济刺激计划中，把发展新能源定位于抢占未来发展制高点的重要战略产业，并提出在未来的三年的时间里，国内可再生能源产量要增加一倍。而我国人口众多，常规能源储备远低于世界平均水平，而且近几十年来，环境污染也是日益严峻。这使得寻找一种清洁可持续的替代能源变得更加迫切。而我国幅员辽阔，拥有极为丰富的太阳能资源，开发潜力巨大，从长远发展来看完全可以满足国家可持续发展的需求。但太阳能能量密度低、分散性强、不稳定、不连续的缺点使得我们至今仍缺乏对其高效低成本大规模利用的有效手段。但是考虑到占地表约3/4的水域和植物的光合作用，我们是不是可以利用太阳能分解水，制取氢气,而氢气又是是一种无色无臭无味无毒的清洁燃料，
如何写国内外研究现状
毕业论文指导：如何写“国内外研究现状”？ 一、为什么要写国内外研究现状 通过写国内外研究现状，可以考察学生是不是阅读了大量的相关文献。 为什么要求学生阅读大量的参考文献呢？不是为了让学生抄袭，而是为了让学生了解相关领域理论研究前沿，从而开拓思路，在他人成果的基础上展开更加深入的研究，避免不必要的重复劳动。 二、怎样写国内外研究现状 在写之前，同学们要先把收集和阅读过的与所写毕业论文选题有关的专著和论文中的主要观点归类整理，并从中选择最具有代表性的作者。在写毕业论文时，对这些主要观点进行概要阐述，并指明具有代表性的作者和其发表观点的年份。还要分别国内外研究现状评述研究的不足之处，即还有哪方面没有涉及，是否有研究空白，或者研究不深入，还有哪些理论问题没有解决，或者在研究方法上还有什么缺陷，需要进一步研究。 三、写国内外研究现状应注意的问题 一是注意不要把研究现状写成事物本身发展现状。例如，写股指期货研究现状，应该写有哪些专著或论文、哪位作者、有什么观点，而不是写股指期货本身何时产生、有哪些交易品种、如何演变。 二是要反映最新研究成果。 三是不要写得太少。如果只写一小段，那就说明你没有看多少材料。 四是如果没有与毕业论文选题直接相关的文献，就选择一些与毕业论文选题比较靠近的内容来写。
国内外研究现状的开题报告的格式(通用) 由于开题报告是用文字体现的论文总构想，因而篇幅不必过大，但要把计划研究的课题、如何研究、理论适用等主要问题说清楚，应包含两个部分：总述、提纲。 1 总述 开题报告的总述部分应首先提出选题，并简明扼要地说明该选题的目的、目前相关课题研究情况、理论适用、研究方法、必要的数据等等。 2 提纲 开题报告包含的论文提纲可以是粗线条的，是一个研究构想的基本框架。可采用整句式或整段式提纲形式。在开题阶段，提纲的目的是让人清楚论文的基本框架，没有必要像论文目录那样详细。 3 参考文献 开题报告中应包括相关参考文献的目录 4 要求 开题报告应有封面页，总页数应不少于4页。版面格式应符合以下规定。 开题报告 学生： 一、选题意义 1、理论意义 2、现实意义 二、论文综述 1、理论的渊源及演进过程 2、国外有关研究的综述 3、国内研究的综述 4、本人对以上综述的评价 三、论文提纲 前言、 一、 1、 2、 3、
银基光催化材料的研究进展
14 近些年来，随着可持续发展战略的推行，我国的科学技术水平也飞速提升，在国民生活质量得到全面改善的同时，环境不断恶化、资源大大短缺等问题也日益严峻。导致环境恶化的污染物主要为工业生产中排放的废渣、废气、废水等物质，它们成分大都比较复杂，基本为不同类型的有机物，若直接处理难度非常大。在实际生产过程中，如果对污染物的深度处理操作不能在短时间内完成，则必定会导致该企业的运营成本提高。如今，水资源的污染是世界各国普遍存在且急需解决的重大问题之一。许多对人体和动植物有毒害作用的污染物质很难被土壤、水体等环境自我降解去除，同时，它们在水资源和土壤等环境中存在范围很广、时间很长，对人类健康存在很大的威胁。对于这些难降解的有毒有害污物若继续沿用传统的物理、化学、生物等工艺进行处理已收效甚微，因此，为了提高污水处理效率及循环利用率，开展经济而有效的水体中难降解有机污染物控制技术的研究课题迫在眉睫。 1?光催化降解技术 光催化降解技术被认为是当前在处理工业污水、环境污物等方面最有效且最具有应用前景的一种技术。光催化降解技术与传统的降解方法不同之处在于它主要是利用太阳全光或其中的可见光来降解空气和水体中的有机污物，其降解过程绿色环保，不易产生二次污染，同时操作过程简单易懂、成本较低，因此，该处理方法被认为是在处理废水方面最有研究价值的技术之一。 2?传统光催化材料 目前应用最广泛的光催化剂是TiO 2纳米材料，其具有优秀的光稳定性和光催化活性。但TiO 2纳米材料只能受太阳光光谱中含量仅为4 %的紫外光照射，才能表现出其优异的催化活性，这严重阻碍了TiO 2纳米材料在光催化方面的实际应用[1]。因此，为了拓宽纳米材料在光催化领域的应用范围，有必要合成一些能充分利用太阳光光谱中含量为43%的可见光的新型纳米光催化剂，如WO 3，CdS，Bi 2O 3，Cu 2O 等，它们均可利用 太阳光处理环境中难以去除的有机污物。在大量的新型纳米光催化剂中，银基纳米复合材料展现出许多优异的特性，特别是在对太阳光中的可见光吸收方面，绝大部分银基纳米复合物都具有较宽的可见光的吸收范围。所以，近些年银基纳米化合物已成为可见光催化领域中的重要研究材料。 3?银基纳米光催化材料 银基催化剂，如AgSbO 3、AgVO 3、Ag 3PO 4、AgX （X=Br，I）、Ag 2CO 3、Ag 2O、AgNbO 3、AgMO 2（M=Al，Ga，In等）[2]、等均具有很强的可见光光催化活性。它们的光催化降解能力远远高于传统的可见光光催化剂，如P25，N-TiO 2等，有些甚至达到它们的20倍左右。早在2003年，叶金花教授就致力于研究AgInW 2O 8纳米化合物对有机污物的光催化降解作用[3]。在此后的近十年时间里，其课题组对AgIn 5S 8、AgMO 2（M=Al，Ga，In 等）、Ag 2ZnGeO 4、Ag 2O、β-AgAl1-xGaxO 2等一系列含银纳米材料进行了广泛而深入地研究。上述的银基多金属氧化物的价带顶均由O2p和Ag4d的电子轨道杂化形成，而导带底均由其它的金属离子和Ag5s的最外层s电子轨道或d电子轨道杂化形成，它们的带隙较窄，能够很好地吸收太阳中的可见光部分。除此之外，上述的银基多金属氧化物的空穴氧化能力很强，且价带电势位置较正，所以它们可受太阳光中的可见光的激发，高效地降解有机污染物，且其效果远远超过传统的TiO 2纳米光催化剂。到了2010年，该课题组还发表了磷酸银纳米光催化剂在可见光照射下光解水分子产生氧，同时能高效地降解RhB等有机污物，其中磷酸银纳米材料的量子效率超过90%[4]。同时，其他外国学者们也对AgSbO 3、AgGaO 2等一系列银基纳米复合物的可见光光催化性能进行了广而深地研究。在中国，国家生态环境研究中心的胡春课题组正长期研究含银纳米复合材料在可见光照射下的光催化性能。他们的研究说明了AgVO 3、AgX （X=Br，I）等银基纳米复合材料均具有很强的可见光光催化降解性能。南京大学的邹志刚教授课题组也对 银基光催化材料的研究进展 陈颖 广州工程技术职业学院 广东 广州 510075 摘要：纳米半导体材料光催化技术在处理环境污染方面具有潜在的应用研究价值，是当今环保领域的重要研究热点。银基光催化纳米材料由于其在可见光催化降解环境污物中的突出表现已逐步发展成为当今催化领域的重要课题之一。 关键词：光催化技术 银基?纳米 Research?Progress?of?Silver-based?Photocatalytic?Materials? Chen?Ying? Guangzhou Vocational College of Engineering and Technology ，Guangzhou 510075 Abstract：Semiconductor?photocatalytic?technology?has?potential?application?value?in?environmental?treatment，and?it?is?an?important?and hot?research?topic?in?the?environmental?protection?field.?Ag-based?catalytic?materials?have?wide?application?prospects?in?photoelectricity?and?catalysis?etc?due?to?their?excellent?photocatalytic?activity，promising?high?photo-response?performance. Keywords：photocatalytic?activity；Ag-based；Nano （下转第13页）
国内外研究进展
国内外研究进展： 滴灌是一种先进的节水灌溉技术，但由于滴灌灌水器的流道或孔口直径比较小，一般仅为1 mm左右，灌溉时对水质要求比较高[1-3]。而实际上任何水源都含有一定杂质及颗粒物质，很容易导致滴灌系统堵塞。过滤器是保证滴灌系统正常运行的关键设备，能有效清除灌溉水中各种杂质，避免灌水器堵塞，提高滴灌系统的灌水质量和运行效率。过滤器是消除堵塞的关键因素，是清除水中各种污物和杂质，保证灌水器正常工作的关键设备[4-5]，其水力性能直接影响灌溉系统的使用寿命。研究滴灌系统中典型过滤器的水力性能，对优化过滤器结构，进一步解决滴灌堵塞问题和推动节水农业发展有重大意义。在滴灌系统设计中需要根据水源的具体情况，确定适宜的过滤器，达到过滤效果好且水头损失小的效果，提高系统水力性能、降低运行成本。兹以网式过滤器和叠片过滤器为研究对象，研究这2 种过滤器在清水和浑水条件下局部水头损失变化规律和其对除沙率的影响，为滴灌系统设计和运行过程中确定过滤设备及过滤效果提供一定参考。 1研究意义： 充分研究滴灌系统中典型过滤设备的性能，从而提高过滤系统对生活污水的处理效率，进一步解决滴灌堵塞问题，充分发挥滴灌技术的节水增产效应。这对内蒙古节水农业的发展有重大意义。 还能充分利用生活污水进行滴灌，减轻滴灌对地下水的依赖程度，避免由于地下水超采引发的环境问题。限于经济技术条件，再生水水质虽然达到《农田灌溉水质标准》(GB5084-92)的要求，但由于其中仍含有大量藻类、盐分离子、固体悬浮物、有机物和微生物，极易引起滴灌灌水器的堵塞，对再生水滴灌系统构成威胁。该研究成果也可以应用到小型生活污水厂的再生水循环利用，为引生活污水用于滴灌系统中的过滤器配置提供技术指导。 同时，过滤设备性能的研究，能够完善滴灌配套产品，提升系统配套性能，降低滴灌系统运行成本，减少生产投入，降低生产成本，这对提高边疆少数民族的生活水平和维护社会稳定有着十分重要的政治意义，这也符合国家西部大开发的战略思路。 2国内外研究进展 2.1 过滤器设备研究进展 微灌系统中常用的过滤器有离心式过滤器、砂石过滤器、网式过滤器、和叠片式过滤器。 微灌系统中早期使用的过滤器是一种盆式陶管过滤器，是以陶管作为过滤元件过滤污水，把压力水流注入盆内，使水流通过管壁上微小毛孔渗进管内，将水中的各种污物截留在管腔外壁。其过滤效果好，但是过滤能力较小，易于堵塞，维修管理不方便，而且价格昂贵。 为了满足大面积推广微灌技术的要求，相关专家和厂商设计制造出了一种过滤能力大、过滤效果好和价格低廉的网式过滤器。这种过滤器是利用不锈钢丝网或特制尼龙丝网作过滤元件，过滤水中的污物。这种过滤器具有过滤能力大，结构简单，便于制造和安装等优点，但是早期的网式过滤器不具备反冲洗的功能，一旦被堵塞们就需全部拆开手工清洗，管理过程中费时费事。为了解决此问题，在上世纪 70年代中期研制出了贯洗式网式过滤器。随后，在此基础上有研制出了反冲洗式网式过滤器，从而更好地解决了其冲洗问题。 通过对网式过滤器过滤的水进行观测，发现该过滤器不能过滤掉柔软线状污物和油类。为了清除这些污物，就研制出了介质过滤器，砂石过滤器就是其中应用最为广泛的一种，澳大利亚的路易斯过滤器就是微灌系统中最早使用的一种砂石过滤器。它是采用一层或数层不同粒径的砂子和砾石作为过滤介质。为了解决冲洗问题，随后研制出了双罐（或多罐）反冲洗砂石过滤器。这种过滤器最大的优点就是三维过滤，有较强的过滤能力，但在冲洗时易扰乱砂灌内沙层结构。 近年来，一些研究单位和生产厂商研制和开发出了一类新型的叠片式过滤器，该过滤器是利用数量众多的带有凹槽的塑料环形盘锁紧叠在一起形成圆柱滤芯，当水流流经这些叠片
光催化氧化反应的研究进展
杨 尧（浙江大学材料与化学工程学院，浙江杭州３１００２７） 摘要：概述了光催化氧化技术降解废水废气的原理，影响因素，提高光催化剂活性的途 径，以及光催化技术在有机合成中的应用。制备高效的催化剂，解决太阳光的利用问题，开发光催化反应器将是今后研究的重点。 关键词：光催化氧化；光催化反应器 以太阳能化学转化和储存为主要背景的半导体光催化特性的研究始于１９１７年，１９７２年Ｆｕｊｉｓｈｉｍａ和Ｈｏｎｄａ在Ｎａｔｕｒｅ杂志发表关于ＴｉＯ２电极分解水的论文标志着光催化新时代的开始。１９７７年Ｂａｒｄ提出利用半导体光催化反应处理工业废水中的有害物质以后，在半导体微粒悬浮体系中进行光催化消除污染物的研究日趋活跃起来。光催化过程采用半导体材料作为光催化剂，在常温常压下进行，如果利用太阳光作光源，则可大大降低污水处理费用。更主要的是，光催化技术可将污染物降解为无毒的无机小分子物质如ＣＯ２、Ｈ２Ｏ及各种相应的无机离子而实现无害化，为治理水污染提供了一条新的、有潜力的途径。 科学技术的进步和对光催化技术广泛而深入的研究，使光催化技术得到迅速发展。除了利用半导体材料来进行光催化氧化降解废水、废气以外，也有不少研究机构利用该技术为有机合成提供了一条新途径。 １光催化氧化处理废水、废气的研究现状 １．１ＴｉＯ２光催化氧化处理废水、 废气的原理１９７６年Ｇａｒｅｙ等首先应用二氧化钛光催化降解水中的氯代联苯并取得成功。三十多年来，ＴｉＯ２光催化氧化技术迅速发展，研究者已利用ＴｉＯ２催化降解了水和空气中几千种不同的有毒化合物，其中包括许多难解有机化合物，如有机氯化物、农药、氯酚类、染料类以及近年来倍受人们关注的环境荷尔蒙 类物质。因此，可以说ＴｉＯ２光催化技术是国内外的研究前沿和开发热点。 ＴｉＯ２是一种多晶形的化合物，目前研究最多的 是锐钛矿型ＴｉＯ２。它是一种Ｎ型半导体材料，它的光催化活性高，反应速率快，对有机物的降解无选择性且能使之完全矿化。它的能带结构一般由填满电子的低能价带和空的高能导带构成，它们之间由禁带分开，其禁带宽度为３．２ｅＶ，根据λｇ（ｎｍ）＝ｌ２４０／Ｅｇ（ｅＶ）可知，其激发波长为３８７．５ｎｍ。当吸收了波长小于或等于３８７．５ｎｍ的光子后，价带电子被激发，越过禁带进入导带，形成带负电的高活性电子ｅ－，同时在价带上产生带正电的空穴ｈ＋。在电场的作用下，电子与空穴发生分离，迁移到粒子表现的不同位置。热力学理论表明，电子具有还原性，空穴具有氧化性。吸附在 ＴｉＯ２表面的氧俘获电子形成Ｏ２－，分布在表面的ｈ＋可 以将吸附在ＴｉＯ２表面ＯＨ－和Ｈ２Ｏ分子氧化成?ＯＨ自由基，而?ＯＨ自由基的氧化能力是水体中存在的氧化剂中最强的，能氧化大多数的有机污染物及部分无机污染物，并将其最终降解为ＣＯ２、Ｈ２Ｏ等无害物质。由于?ＯＨ自由基对反应物几乎无选择性，因而在光催化氧化中起着决定性的作用。 １．２影响光催化氧化的因素 以ＴｉＯ２为例，ＴｉＯ２的粒径小，光生电子和空穴 从ＴｉＯ２体内扩散到表面的时间短，它们在ＴｉＯ２体内的复合几率减小，到达表面的电子和空穴数量多，因此光催化活性高。 此外，粒径小，比表面积大，有助于氧气及被降解有机物在ＴｉＯ２表面的预先吸附，则反应速率快，光催化效率必然增大。当颗粒大小为１～１０ｎｍ时，出 收稿日期：２００７－０１－１８ 作者简介：杨尧（１９８３￣），男，浙江大学材料与化学工程学院化工所研究生，应用化学专业。主要从事精细有机化工产品的合成与研究。 光催化氧化反应的研究进展 文章编号：１００６－４１８４（２００７）０５－００１７－０５