Page 56 - 《精细化工》2023年第6期

·1206· 精细化工 FINE CHEMICALS 第 40 卷

或热释电效应的光催化剂，提高光热催化效果。光 领域，应从其他研究中获得思路，分析其机理，扩
热催化得到了广泛研究，但较少应用于污染物降解 展其在污染物降解领域的应用。

表 1 热场辅助光催化降解污染物的应用
Table 1 Applications of thermal field-assisted photocatalytic degradation of pollutants
降解率/%（时间
热场 光源 催化剂 污染物 k/min –1 参考文献
/min）
恒温 60 ℃ 氙灯光源（300 W， 25 mg Bi 12CoO 20 50 mL 质量浓度为 ~98.0（40） 0.1130 [52]
具有 AM1.5 滤光片） 5 mg/L 苯酚
光热效应 模拟太阳光光源 50 mg 三维花状 CuS 50 mL 质量浓度为 ~90.0（30） 0.2220 [53]
2
（光强 10 kW/m ） 20 mg/L 亚甲基蓝
光热效应 氙灯光源 40 mg Au/g-C 3N 4/Co 3O 4 100 mL 质量浓度为 90.3（150） 0.0159 [54]
（500 W，λ﹥420 nm） 15 mg/L 双酚 A
光热效应 氙灯光源 50 mg 0D/2D Cu 2–xS/g-C 3N 4 50 mL 质量浓度为 100（20） — [55]
（300 W, 模拟太阳光） 20 mg/L 左氧氟沙星
热循环 紫外光源 50 mg ZnSnO 3 50 mL 质量浓度为 98.1（80） 0.0390 [57]
（20~65 ℃） 5 mg/L 罗丹明 B
注：“—”代表未提及，下同。

1.3 微波场辅助光催化
与传统热源加热不同，微波场直接将微波作为
热量传递的媒介，能够在短时间内产生大量的均匀
热，具有加热速度快、能量利用率高等优势。除此
之外，微波能够选择性地高效传递热量，携带的能
量能够首先被固体光催化剂吸收，精准加热光催化
剂，同时能够促进极性分子振动，提高反应活性。
独特的加热模式可极大减少催化过程中的副反应，
控制反应产物和产率 [58-59] 。另外，微波具有非热效
应，微波辐射与水中物质直接作用，激发粒子活性，
使得粒子运动加快、促进自由基的产生，降低反应
活化能，提高光催化效率 [60-62] 。
在微波辅助光催化技术中，微波场除了能够采
用具有光热效应的材料外，还可以采用具有良好微
波吸收性能的材料为催化剂，将微波场的能量转移
到光催化体系以提高催化效率。PANG 等 [63] 采用
ZnFe 2 O 4 为多相催化剂，通过微波辅助光催化氧化
降解盐酸四环素，在 4 min 内降解率可达到 91.8%，
远远超过单一催化的活性。ZnFe 2 O 4 具有良好的可
见光催化性能和微波吸收能力，能够利用微波促进
电子转移并产生电子-空穴对，提高催化效果。LING
等 [64] 采用 Ag/TiO 2 为催化剂，如图 5a 所示，在紫外
光和微波联合作用（UV+MW）下降解对氯苯酚
（4-CP）或甲基橙（MO），60 min 内能够完全降解
4-CP 或 MO，且总有机碳（TOC）分别下降到 51%
和 69%，矿化率较高（图 5b、c）。Ag 能够吸收微
波携带的能量产生热电子转移到 TiO 2 中，促进载流

子分离，提高催化效率。拉曼光谱表明，微波辅助 图 5 Ag/TiO 2 微波辅助光催化示意图（a）及在不同的反
使催化剂表面能够吸附更多反应物，有利于光催化 应条件下 Ag/TiO 2 光催化 4-CP（b）、MO（c）的
反应，并且随着微波功率的加大，其促进作用越强。 总有机碳（TOC）分析 [64]
在相同反应温度下，微波光催化降解性能约为加热 Fig. 5 Schematic diagram of Ag/TiO 2 microwave-assisted
光催化（UV+CH）降解性能的 1.5 倍，这表明微波 photocatalysis (a) and total organic carbon (TOC)
analyses of 4-CP (b), MO (c) oxidation on Ag/TiO 2
促进作用很大一部分来自非热效应。 as photocatalyst under different reaction conditions [64]