大面積光催化氙燈光源

光誘導(dao)有機合(he)(he)成反應在有機合(he)(he)成化學，特(te)別在一些非常(chang)見結構的(de)合(he)(he)成中占(zhan)有特(te)殊的(de)地位，能大大縮(suo)短傳統合(he)(he)成化學的(de)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*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/空穴對。由于半導體能帶的不連續性，電子和空穴的壽命較長，在電場作用下或通過擴散的方式運動，與吸附在催化劑粒子表面上的物質發生氧化還原反應，或者被表面晶格缺陷俘獲。空穴和電子在催化劑內部或表面也可能直接復合。因此半導體光催化關鍵步驟是：催化劑的光激發，光生電子和空穴的遷移和俘獲，光生電子和空穴與吸附之間表面電荷遷移以及電子和空穴的體內或表面復合。光催化反應的量子效率低是其難以實用化為關鍵的因素。光催化反應的量子效率取決于電子和空穴的復合幾率，而電子和空穴的復合過程則主要取決于兩個因素：電子和空穴在催化劑表面的俘獲過程；表面電荷的遷移過程。

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納米范圍(wei)內的光(guang)，使分子到達電子激(ji)發(fa)態的化(hua)(hua)學(xue)。由于光(guang)是(shi)電磁輻射(she)，光(guang)化(hua)(hua)學(xue)研究的是(shi)物(wu)質(zhi)與光(guang)相(xiang)互作用引起的變化(hua)(hua)，因此光(guang)化(hua)(hua)學(xue)是(shi)化(hua)(hua)學(xue)和物(wu)理(li)學(xue)的交(jiao)叉學(xue)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)學反應條(tiao)件一般比熱化(hua)學要溫(wen)和；

3）光化學反應能提(ti)供安全的工業生產環境(jing)，因為(wei)反應基本上在(zai)室溫或低于室溫下進行(xing)；

4）有機化合物在進行光化學反應時,不需要進行基團保護(hu)；

5）在(zai)常規合(he)成(cheng)中(zhong)(zhong)，可通過(guo)插(cha)入一步光(guang)化(hua)學(xue)反應大大縮短合(he)成(cheng)路(lu)線。 因此，光(guang)化(hua)學(xue)在(zai)合(he)成(cheng)化(hua)學(xue)中(zhong)(zhong)，特別是在(zai)天然產物、醫藥、香料等精細有機合(he)成(cheng)中(zhong)(zhong)具有特別重要(yao)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+ 等還原為低價離子，減弱其毒(du)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(hua)石能(neng)源，生態環(huan)保、成(cheng)本低。但目(mu)前(qian)產氫效率(lv)還(huan)比(bi)較低，距離實際工業化(hua)應用還(huan)有很長的(de)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(jia)烷、甲(jia)醇(chun)、甲(jia)酸(suan)等有機化合物，具(ju)有很高(gao)的應用價(jia)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、二甲苯等)。目前處(chu)理空氣(qi)污染(ran)常見方法為物理吸(xi)附(fu)或者借助貴(gui)金(jin)屬降解，物理吸(xi)附(fu)適用面廣，但只適合于濃度較(jiao)高污染(ran)物；貴(gui)金(jin)屬降解成(cheng)本高，且條件苛刻，耗能高，效率(lv)低，只適用于有經濟條件的工廠。光催化作(zuo)為一種(zhong)新(xin)型的綠色環保(bao)技術(shu)，成(cheng)本低，適用面廣，顯示出廣闊(kuo)應(ying)用前景。

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(bu)僅能(neng)殺死細菌，還(huan)能(neng)*降解有毒組分。

6）有機合成

傳統(tong)有(you)(you)機合成經(jing)常使用(yong)到有(you)(you)害有(you)(you)毒或者(zhe)危險試(shi)劑，且一些反(fan)應條件苛刻，而(er)光催化有(you)(you)機合成反(fan)應條件溫和(he)，具備高(gao)選擇(ze)性，簡單環保，成為有(you)(you)機合成研究熱點(dian)。目前，光催化在有(you)(you)機合成中的(de)應用(yong)有(you)(you)：

(1)醇(chun)，胺，烯烴和(he)烷烴的氧化(hua)或(huo)芳香族化(hua)合物羥(qian)基化(hua)反應；

(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(ben)還(huan)原成氨基苯(ben)或偶氮苯(ben)等等。

當然光催化的(de)(de)(de)研究方向絕不(bu)止(zhi)上面提(ti)到的(de)(de)(de)這些，比如自(zi)清潔、太(tai)陽能(neng)電池等(deng)等(deng)。總而(er)言之(zhi)，光催化是一(yi)個(ge)充滿朝氣與挑(tiao)戰(zhan)的(de)(de)(de)領(ling)域，其中(zhong)一(yi)些技術能(neng)實現大規模生(sheng)產(chan)和(he)應用的(de)(de)(de)話(hua)，將對人類生(sheng)活帶來莫大的(de)(de)(de)改善。

大面積光催化氙燈光源參數：

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 增大光照(zhao)強度可(ke)以直接更(geng)換大功率燈泡無需更(geng)換電源(yuan)

8 電源采(cai)用特殊設計可(ke)以(yi)有效延長燈泡使(shi)用壽(shou)命