有机载体对太阳能电池正银浆料性能影响研究_甘卫平

太阳能电池导电银浆研究进展
巩峰;吴庆文;史卫利;张洪旺;吴欢
【期刊名称】《新能源科技》
【年(卷),期】2024(5)1
【摘要】大力推进新能源的使用有助于我国早日实现“双碳”目标,太阳能电池能够将太阳能直接转化为电能,是最早将新能源进行利用的设备之一。

具有优良导电性和印刷性的导电银浆成为太阳能电池的首选电极材料,其主要由银粉、玻璃粉、有机载体及优化性能的其他添加剂等组成,其性能直接影响着太阳能电池的效率。

文章重点介绍了太阳能电池导电银浆的组成以及制备方法,总结了目前银浆市场的发展情况以及导电银浆未来的发展趋势,提出了我国导电银浆行业的问题及相应建议,希望对国产银浆的发展具有一定的指导。

【总页数】9页(P16-23)
【作者】巩峰;吴庆文;史卫利;张洪旺;吴欢
【作者单位】东南大学能源与环境学院;东南大学-蒙纳士大学苏州联合研究生院;无锡帝科电子材料股份有限公司
【正文语种】中文
【中图分类】TB34
【相关文献】
1.太阳能电池导电银浆的研究进展与市场现状
2.太阳能电池导电银浆的烧结工艺研究
3.太阳能电池电极导电银浆用银粉制备专利技术综述
4.太阳能电池用导电银浆的性能探究
5.太阳能电池用导电银浆制备方法和性能研究进展
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伍一烯烃磺酸盐的性能及其应用研究曹光群邹文华俞霞邓宇芳周慧（无锡轻工大学江苏无锡２１４０３６）摘要：测定和研究了ａ一烯烃磺酸盐（ＡＯＳ）与其它表面活性剂复配体系的粘度、起泡力、稳泡度等特性，并用正交实验法对以ＡＯＳ为主体表面活性剂的香渡、沐浴露等个人洗护用品配方进行了研究。

关键词：ｎ一烯烃磺酸盐、洗护用品、配方、表面活性剂ＡＯＳ（ａ一烯烃磺酸盐）是由ａ一烯烃（ＸＯ）磺化反应制得的以ｑ４～１６为主的阴离子表面活性剂，主要由７０％的烯基磺酸盐、约３０％的羟烷基磺酸盐和约０％－－５％的烯基二磺酸盐组成。

目前全世界ＡＯＳ主要生产厂家有美国、日本、韩国和印度。

Ｃａ４～１６ＡＯＳ因其溶解性好、泡沫丰富、性能温和特别适宜于配制香波、浴液和餐具洗涤剂等液体产品。

含ＡｏＳ的液体洗手皂已迅速为美国市场所接受。

美国Ｓｈｅｌｌ公司近年来３次分别在上海、北京和杭州举办的ＡＯＳ技术研讨会上介绍了许多使用ＡＯｓ配制上述产品的基本配方和商品牌号，证明ＡＯＳ在这类产品中有着十分广阔的应用前景。

ＹＡＭＡＮＥ［１］的研究结果表明水硬度对ＡＯｓ去污力的影响远小于ＬＡＳ与ＡＳ。

碳链的长短对ＡＯＳ去污力的影响很大，在５４ｐｐｍ的水中，去污力的排列顺序是ｃ１６＞Ｃ１８＞ｃ１４，但在３６０ｐｐｍ的硬水中，去污力的排列顺序则为ｃ１４＞Ｃ１６＞Ｃ１８。

ＡＯＳ的起泡性和稳泡性均优于ＬＡＳ，其中以Ｃ１４～１６ＡＯＳ的泡沫性能最好，在５４－３６０ｐｐｍ的硬度范围内，都表现出很好的起泡性。

Ｒｉｎｓｏ报导了ＡＯＳ所释出的泡沫呈奶油状，丰满并有皂样的感觉［“。

ＡＯＳ在低温条件下具有较低的临界胶束浓度、优良的增溶能力及钙皂分散力。

ＡＯＳ与ＬＡＳ复配具有增效作用，与酶的相容性好，因此，ＡＯＳ特别适用于配制粉状、浆状洗涤剂。

含ＡＯＳ的无磷洗涤剂不但去污力高，洗后灰分沉积量少，织物不易板结、泛黄、变脆。

ＡＯＳ的生物性降解高于ＬＡＳ，与ＡＳ接近【３，４Ｊ，可完全消失而不污染环境。

n型topcon晶体硅太阳能电池正银主栅浆料用玻璃粉及其制备方法近年来，随着环保意识的不断提高和对新能源的需求增加，太阳能电池作为一种清洁、可再生的能源，受到了越来越多的关注和重视。

而在太阳能电池的制造过程中，正银主栅浆料的质量对电池的性能和效率具有重要影响。

本文将介绍一种以玻璃粉为主要原料制备n型Topcon晶体硅太阳能电池正银主栅浆料的方法。

一、n型Topcon晶体硅太阳能电池简介n型Topcon晶体硅太阳能电池是指在p型硅基底上，先在表面形成一层n型掺杂层，再在其上形成一层p型掺杂层，形成一个n型p型结。

这种电池结构具有较高的光电转换效率和较低的反向饱和电流密度，能够提高电池的性能和稳定性。

二、正银主栅浆料的作用正银主栅浆料是太阳能电池中的一种关键材料，主要用于在电池的正极上形成一层导电膜，起到抗反射和提高电池效率的作用。

在n 型Topcon晶体硅太阳能电池中，正银主栅浆料的质量对电池的性能和效率具有重要影响。

三、玻璃粉作为主要原料的优势玻璃粉是一种无机非金属材料，具有低热膨胀系数、高热稳定性、优良的机械性能和电学性能等优点，被广泛应用于太阳能电池的制造中。

与传统的有机浆料相比，玻璃粉浆料具有以下优势：1.稳定性好：玻璃粉浆料的稳定性比有机浆料好，不易受到光、热、湿等环境因素的影响，能够保持较长的使用寿命。

2.导电性好：玻璃粉浆料中含有金属粒子，具有优良的导电性能，能够形成均匀的导电膜，提高电池的效率。

3.环保性好：玻璃粉浆料不含有机成分，不会产生有害气体和污染物，符合环保要求。

四、玻璃粉浆料的制备方法本文介绍的玻璃粉浆料制备方法主要包括以下步骤：1.原料准备：将玻璃粉、纯水、表面活性剂等原料按一定比例混合。

2.搅拌混合：将混合好的原料放入搅拌器中进行搅拌混合，使其均匀混合。

3.加热煮沸：将混合好的原料加热至煮沸状态，继续搅拌，使其成为均匀的浆料。

4.过滤：将浆料过滤，去除杂质和颗粒物，得到纯净的浆料。

周俊萍，徐玉娟，温靖，等. γ-氨基丁酸（GABA ）的研究进展[J]. 食品工业科技，2024，45（5）：393−401. doi: 10.13386/j.issn1002-0306.2023050004ZHOU Junping, XU Yujuan, WEN Jing, et al. Research Progress of γ-Aminobutyric Acid (GABA)[J]. Science and Technology of Food Industry, 2024, 45(5): 393−401. (in Chinese with English abstract). doi: 10.13386/j.issn1002-0306.2023050004· 专题综述 ·γ-氨基丁酸（GABA ）的研究进展周俊萍1,2，徐玉娟1，温　靖1, *，吴继军1，余元善1，李楚源3，翁少全3，赵　敏3（1.广东省农业科学院蚕业与农产品加工研究所，农业农村部功能食品重点实验室，广东省农产品加工重点实验室，广东广州 510610；2.华南农业大学食品学院，广东广州 510642；3.广州王老吉大健康产业有限公司，广东广州 510623）摘　要：γ-氨基丁酸（GABA ）是一种广泛分布于动、植物和微生物体内的非蛋白氨基酸，于2009年被我国卫健委批准为“新资源食品”，在食品、医药、饲料等领域具有十分广阔的应用前景，近年来有关GABA 的研究也逐渐成为热点。

本文阐述了GABA 的生物合成与代谢途径，归纳了GABA 的化学合成、植物富集方法及目前常用的GABA 检测技术，并对比分析其优缺点。

此外，本文对GABA 的主要生理功能及其作用机制进行总结，并对GABA 的未来研究和发展趋势进行展望，以期为今后GABA 的研究与应用提供参考。

关键词：γ-氨基丁酸，代谢途径，富集，检测方法，生物活性本文网刊:中图分类号：TS201.2 文献标识码：A 文章编号：1002−0306（2024）05−0393−09DOI: 10.13386/j.issn1002-0306.2023050004Research Progress of γ-Aminobutyric Acid (GABA)ZHOU Junping 1,2，XU Yujuan 1，WEN Jing 1, *，WU Jijun 1，YU Yuanshan 1，LI Chuyuan 3，WENG Shaoquan 3，ZHAO Min 3（1.Sericultural & Agri-Food Research Institute Guangdong Academy of Agricultural Sciences, Key Laboratory of Functional Foods, Ministry of Agriculture, Guangdong Key Laboratory of Agricultural Products Processing,Guangzhou 510610, China ；2.College of Food Science, South China Agricultural University, Guangzhou 510642, China ；3.Guangzhou Wanglaoji Lychee Industry Development Company Co., Ltd., Guangzhou 510623, China ）Abstract ：γ-aminobutyric acid (GABA) is a non-protein amino acid discovered in animals, plants, and microorganisms that was approved as the "new resource food" by the National Health Commission of the People's Republic of China (NHC) in 2009. It has a wide range of applications in food, medicine, feed, and other industries, and the research has grown increasingly popular in recent years. The paper reviews the bio-synthesis and metabolic processes of GABA, summarizes the methods of chemical synthesis, plant enrichment, and present GABA detection techniques, and discusses their advantages and limitations. Furthermore, the main physiological functions and mechanism of GABA are summarized, and GABA’s research and development trend is also presented, in order to provide reference for future research and application of GABA.Key words ：γ-aminobutyric acid ；metabolic pathways ；enrichment ；detection method ；bioactivityγ-氨基丁酸（GABA ）又称4-氨基丁酸，氨基取代基位于C-4位置，分子式为NH 2（CH 2）3COOH ，结构式如图1，其相对分子量为103.12，熔点202 ℃，白色至浅黄色结晶物质，易溶于水，不溶于或难溶于有收稿日期：2023−05−04基金项目：国家荔枝龙眼产业技术体系（CARS-32-13）；广东省农业科技创新及推广项目（2023KJ107-3）；茂名市荔枝现代贮运保鲜关键技术研究项目（2021S0061）；广东荔枝跨县集群产业园（茂名）项目；广东省农业科学院学科团队建设项目（202109TD ）。

水泥基材料微结构的反复压汞法表征肖海军;孙伟;蒋金洋;王彩辉【摘要】In order to obtain real microstructure features of cement-based materials, multi-cycle-MIP (mercury intrusion porosimetry) method was performed to eliminate the effect of ink-bottle type pores. Under different conditions, the influence of cement fineness on the pore structure of cement paste was studied. The experimental results show that the curve of the pressure mercury of cement paste made of cement with different fineness have two peaks through the first intrusion mercury, and the peaks are corresponding to capillary pore and gel pore, respectively. When repeated intrusion mercury is performed, the height of the capillary pore peak decreases, and the aperture and the width of peak become larger. However, for the gel pore, the aperture and the width are almost unchanged while the height of the peak decreases. By using the multi-cycle-MIP method, the parameters of pore structures of cement paste made of cement with specific surface area of 1.19 and 1.78 m2/g can be properly represented, and the corresponding effective porosity is 65% -80% . However, for cement paste made of cement with specific surface area of 1.95 and 2.24 m2/g, this method fails. When the specific surface area is small, effective porosity and ink bottle porosity can be separated by using repeated MIP method. The ink bottle effect exists in both capillary pores and gel pores.%为了获得水泥基材料真实的微结构特征,采用反复压汞法来消除墨水瓶效应的影响.针对不同的工况,研究了水泥细度对水泥石微结构的影响.实验结果表明:由具有不同细度水泥制成的水泥石在第1次进汞时,其压汞曲线上均存在与毛细孔和凝胶孔相对应的2个峰值.反复压汞时,毛细孔峰高下降,孔径和峰宽变大；而凝胶孔仅峰高下降,峰值与峰宽变化不大.对于比表面积为1.19和1.78m2/g的水泥制成的水泥石,反复压汞法可以有效表征其孔结构参数,有效孔隙率为65％～ 80％；而对于比表面积为1.95和2.24 m2/g的水泥制成的水泥石,采用反复压汞法不能得到水泥石的有效孔隙率.水泥比表面积较小时,可以运用二次或多次压汞的方法将有效孔隙和墨水瓶效应孔隙区分开来；毛细孔和凝胶孔中均存在墨水瓶效应.【期刊名称】《东南大学学报（自然科学版）》【年(卷),期】2013(043)002【总页数】4页(P371-374)【关键词】水泥基材料;多次进汞;孔隙特征;有效孔隙率【作者】肖海军;孙伟;蒋金洋;王彩辉【作者单位】【正文语种】中文【中图分类】TU528水泥基复合材料具有典型的多孔、多相和多尺度特征,孔体积和孔径分布对材料本身的传输性能、力学性能和耐久性能有显著影响.在混凝土中掺入适量的引气剂,可使混凝土的孔隙得到细化,大孔减少,微小孔增多,从而提高了混凝土的耐久性能[1].有效表征水泥基复合材料的孔特征是确定其服役性能的关键.表征孔结构参数常用的方法有氮气吸附法和压汞法.其中,压汞法使用的前提是水泥石中所有孔直接与表面相连或者通过大孔与表面相连,不满足此类条件的孔称为墨水瓶孔[2].水泥石中存在墨水瓶孔,故利用压汞法无法准确测量水泥石的孔结构.为了弥补这一不足,Kaufmann[3]通过实验证明,采用二次进汞的方法能减轻墨水瓶效应的影响,得到的孔径分布和孔体积与用氮吸附测试的结果相似;孙国文等[4]采用二次进汞方法排除了墨水瓶效应,确定了有效孔隙率、临界孔径以及孔径分布等参数;Zhou等[5]将整个加压过程分为若干个先加压再卸压的过程,测出任意孔径处墨水瓶孔的体积;Kaufmann等[6]采用二次压汞方法计算出墨水瓶孔的体积;Liu等[7]认为材料的渗透性与可被反复压入的孔体积有关.为了更准确地表征水泥基材料的孔结构,本文采用反复压汞法,研究了相同水灰比条件下不同细度水泥硬化后的孔结构特征.1 实验1.1 材料实验采用重庆润江水泥厂干法旋窑生产的硅酸盐水泥熟料,无石膏,其化学成分见表1.表1 硅酸盐水泥熟料的化学成分 %采用球磨机粉磨水泥熟料,粉磨时间分别为30,60,90,120 min,以获得不同细度的水泥.实验用水为蒸馏水.1.2 实验过程及方法实验中浆体的水灰比为0.5.按照配合比,将原材料依次放入搅拌锅中, 先低速干拌1 min, 再高速搅拌2 min,将产物注入到直径约为27 mm的圆柱形塑料试模中,轻轻振动密实,将试模密封.在常温(25 ℃)下对试模养护1 d后拆模.然后,将试件浸入饱和氢氧化钙溶液中,置于标准养护箱中养护至龄期28 d.达到规定龄期后,切取试件内部部分作为实验试样,并置于装有液氮的容器内.采用冻干法将样品干燥;该方法对压汞测试结果影响较小[8].采用Mastersizer 2000型激光粒度仪干法表征磨细水泥熟料的粒径分布,可测得粒径范围为 0.020～2 000 μm.采用AutoPore Ⅳ 9500型压汞仪来表征水泥水化的微结构.该仪器的最高压力可达到415 MPa,孔径测量范围为0.003～360 μm.测试分为手动低压(0.003～0.210 MPa)和全自动高压(0.210～242 MPa)两个阶段.在完成低压测试后,从低压仓取出膨胀剂并称重,再进行高压测试;退汞后进行二次或多次压汞,直到后一次与前一次的进汞、退汞曲线接近,停止压汞实验.每次进汞时设定的压力值与第1次完全相同;实验中设定的接触角为130°,平衡时间为30 s.2 结果与分析不同粉磨时间下水泥熟料颗粒的粒径分布如图1所示.由图可知,随着粉磨时间的增加,粒径分布峰向左移动,峰对应的粒径逐渐减小,峰宽逐渐变大,且峰高存在较大程度的降低,说明小颗粒所占的百分数越来越大.图1 不同粉磨时间下水泥熟料颗粒的粒径分布不同粉磨时间下水泥熟料的比表面积见表2.由表可知,随着粉磨时间的增加,颗粒的比表面积逐渐增大,熟料中的微小颗粒越来越多,这与图1中的粒径分布结果相吻合. 表2 水泥熟料的比表面积粉磨时间/min306090120比表面积/(m2·g-1)1．191．781．952．24图2为累积进汞量与孔径的关系曲线.由图可知,水化硬化后,具有不同比表面积S的水泥经多次进退汞后的有效孔隙率不同.对于比表面积为1.19和1.78 m2/g的水泥熟料,水泥石的第2,3次进退汞曲线基本一致,因此,二次进汞可以有效表征孔结构特征,且进汞曲线与退汞曲线之间的迟滞现象随压汞次数的增加而减弱;其原因在于,第1次进汞后墨水瓶孔被水银填充,墨水瓶效应的影响减弱,从而使第2,3次进退汞曲线基本一致,有效孔隙率也基本相同,有效孔隙的体积分数为65%～80%.对于比表面积为1.95和2.24 m2/g的水泥熟料,在多次进退汞后水泥石的孔隙率仍存在较大变化,相邻2次压汞曲线差别较大,故无法测得其有效孔隙.究其原因可能是由于试样的比表面积较大,在一定的水灰比和龄期条件下水化不充分,水泥石强度不高,压汞产生的较大压力会对内部孔结构造成较大的损伤.图2 水泥石累积进退汞体积曲线图3为具有不同比表面积水泥制备的水泥石的孔径分布图.在水泥浆体中,一般存在2种不同的孔体系[4].孔径分布曲线中,左起第1个峰值对应毛细孔的临界直径范围一般在0.01～10 μm;第2个峰值对应凝胶孔的临界孔径,在压汞测试中该值一般为0.02～0.04 μm.由图3可知,对于具有不同比表面积的水泥熟料,水泥石在第1次压汞时,孔径分布曲线上均会出现2个峰值.相对于第1次进汞而言,第2次进汞时的毛细孔峰值和凝胶孔峰值均明显降低,说明墨水瓶效应对2种孔均存在影响.对于比表面积为1.19和1.78 m2/g的试样,第2,3次进汞时的孔径分布曲线基本重合,说明采用二次进汞的方法可以有效表征这种水泥石的孔隙特征.反复压汞后,所有试样的毛细孔峰高均会降低,峰对应的孔径均变大,峰宽变宽.究其原因在于,压汞时(尤其是凝胶孔进汞时)较大的压力会使毛细管变大.对于比表面积为1.95和2.24 m2/g的水泥,水泥石的毛细孔最终消失,其原因在于,水泥的比表面积较大,水化时需要的水较多,若水泥无法得到充分水化,水泥石强度不够,则会导致毛细孔最终被压坏.图3 水泥石孔径分布此外,在水泥石孔径大于100 μm的部位,也存在一定的孔径分布(图3中圆圈标出).这些孔可能是搅拌过程中进入材料内部的气孔,只有在真空下搅拌才可以避免其产生.在孔累积分布曲线上,这些孔并未表现出来.当压力达到阈值时,这些气泡会被注入水银,并被当作微孔记录下来[9-10].3 结论1) 在一定的水灰比和龄期的条件下,对于比表面积较小的水泥熟料,可以采用二次进汞的方法将水泥石的有效孔隙和墨水瓶效应孔隙区分开来.2) 墨水瓶效应对毛细孔和凝胶孔均存在影响.压汞会产生较大的压力,破坏毛细孔,导致峰值对应的孔径变大.当水泥比表面积增加时,水化需水量增多,在一定水灰比条件下水化不充分,导致水泥石强度不高,毛细孔被压坏,最终消失.3) 在搅拌水泥石的过程中会引入气泡,运用反复压汞法无法排除气泡测量结果的影响.气泡在孔径分布曲线而非累积分布曲线上出现,说明气泡在累积分布曲线上被当成微孔记录下来.参考文献 (References)[1]张士萍,邓敏,吴建华,等.孔结构对混凝土抗冻性的影响[J].武汉理工大学学报,2008, 30(6): 56-59.Zhang Shiping, Deng Min, Wu Jianhua, et al. Effect of pore structure on the frost resistance of concrete[J]. Journal of Wuhan University of Technology, 2008, 30(6): 56-59. (in Chinese)[2]Moro F, Böhni H. Ink-bottle effect in mercury intrusion porosimetry of cement-based materials [J]. Journal of Colloid and Interface Science, 2002, 246(1): 135-149.[3]Kaufmann J. Pore space analysis of cement-based materials by combined nitrogen sorption-wood’s metal impregnation and multi-cycle mercury intrusion [J]. Cement and Concrete Composites, 2010, 32(7): 514-522.[4]孙国文,孙伟,蒋金洋,等.水泥基复合材料有效孔隙的实验研究与定量表征[J].工业建筑,2010, 40(11): 99-101.Sun Guowen, Sun Wei, Jiang Jinyang, et al. Experimental study and quantitative characterization of effective porosity in cement-based composite materials[J]. Industrial Construction, 2010, 40(11): 99-101. (in Chinese)[5]Zhou J, Ye G, Breugel K V. Characterization of pore structure in cement-based materials using pressurization-depressurization cycling mercury intrusion porosimetry(PDC-MIP) [J]. Cement and Concrete Research, 2010, 40(7): 1120-1128.[6]Kaufmann J, Loser R, Leemann A. Analysis of cement-bonded materials by multi-cycle mercury intrusion and nitrogen sorption [J]. Journal of Colloid and Interface Science, 2009, 336(2): 730-737.[7]Liu Z, Winslow D. Sub-distributions of pore size: a new approach to correlate pore structure with permeability [J]. Cement and Concrete Research, 1995, 25(4): 769-778.[8]Galle C. Effect of drying on cement-based materials pore structure as identified by mercury intrusion porosimetry: a comparative study between oven-, vacuum-, and freeze-drying [J]. Cement and Concrete Research, 2001, 31(10): 1467-1477.[9]Kumar R, Bhattacharjee R. Study on some factors affecting the results in the use of MIP method in concrete research [J]. Cement and Concrete Research, 2003, 33(3): 417-424.[10]Diamond S. Mercury porosimetry:an inappropriate method for the measurement of pore size distributions in cement-based materials [J].Cement and Concrete Research, 2000, 30(10): 1517-1525.。

IGBT在电磁感应加热系统中的应用探讨Discussion on the Application of IGBT in Electromagnetic Induction Heating System龚辉平（珠海格力电器股份有限公司珠海519070）摘要：本文结合IGBT的基本结构、关键参数解读和IGBT开通和关断的时序分析，以及单管并联方案拓扑结构的电磁感应加热系统的工作原理，输出在IH饭煲、电磁炉产品在IGBT的驱动电阻选型、布局、走线、检锅脉冲宽度选择和反压保护阈值设计的一些注意事项，并提供了理论和实验相结合验证设计可靠性的方法。

关键词：IGBT；感应加热；PCB走线；波形Abstract:This article combines the basic structure of IGBT,the interpretation of key parameters and the timing analysis of IGBT tum-on and turn-o览as well as the working principle of the electromagnetic induction heating sys­tem of the single-tube parallel scheme topology.The output is in the IH rice cooker,induction cooker products in the IGBT drive resistance selection some precautions for type,layout,wiring,selection of pulse width for pot detection, and back pressure protection threshold design,and provide a combination of theory and experiment to verify the reli­ability of the design.Key words:IGBT;induction heating;PCB routing;wave引言功率器件IGBT在电磁感应加热系统中承担着重要的角色，应用好IGBT对加热系统的可靠性至关重要，本文旨在根据单管并联拓扑结构的电磁加热系统的工作特性，探讨出IGBT的应用要点。

第42卷第10期2023年10月硅㊀酸㊀盐㊀通㊀报BULLETIN OF THE CHINESE CERAMIC SOCIETY Vol.42㊀No.10October,2023g-C 3N 4/Ag 基二元复合光催化剂降解环境污染物的研究进展柏林洋1,蔡照胜2(1.江苏旅游职业学院,扬州㊀225000;2.盐城工学院化学化工学院,盐城㊀224051)摘要:光催化技术在太阳能资源利用方面呈现出良好的应用前景,已受到世界各国的广泛关注㊂g-C 3N 4是一种二维结构的非金属聚合物型半导体材料,具有合成简单㊁成本低㊁化学性质稳定㊁无毒等特点,在环境修复和能量转化方面应用潜力较大㊂但g-C 3N 4存在对可见光吸收能力差㊁比表面积小和光生载流子复合速率高等缺点,限制了其实际应用㊂构筑异质结光催化剂是提高光催化效率的有效途径之一㊂基于Ag 基材料的特点,前人对g-C 3N 4/Ag 基二元复合光催化剂进行了大量研究,并取得显著成果㊂本文总结了近年来AgX(X =Cl,Br,I)/g-C 3N 4㊁Ag 3PO 4/g-C 3N 4㊁Ag 2CO 3/g-C 3N 4㊁Ag 3VO 4/g-C 3N 4㊁Ag 2CrO 4/g-C 3N 4㊁Ag 2O /g-C 3N 4和Ag 2MoO 4/g-C 3N 4复合光催化剂降解环境污染物的研究进展,并评述了g-C 3N 4/Ag 基二元复合光催化剂目前面临的主要挑战,展望了其未来发展趋势㊂关键词:g-C 3N 4;Ag 基材料;二元复合光催化剂;光催化性能;环境污染物中图分类号:TQ426㊀㊀文献标志码:A ㊀㊀文章编号:1001-1625(2023)10-3755-09Research Progress on g-C 3N 4/Ag-Based Binary Composite Photocatalysts for Degradation of Environmental PollutantsBAI Linyang 1,CAI Zhaosheng 2(1.Jiangsu Institute of Tourism,Yangzhou 225000,China;2.School of Chemistry and Chemical Engineering,Yancheng Institute of Technology,Yancheng 224051,China)Abstract :Photocatalysis technology shows a good application prospect in the utilization of solar energy resource and has attracted worldwide attention.g-C 3N 4is a two-dimensional polymeric metal-free semiconductor material with the characteristics of facile synthesis,low cost,high chemical stability and non-toxicity,which has great potential in environmental remediation and energy conversion.However,g-C 3N 4has the drawbacks of poor visible light absorption capacity,low specific surface area and high recombination rate of photogenerated charge carriers,which limits its practical application.Constructing heterojunction photocatalyst has become one of effective pathways for boosting photocatalytic efficiency.Based on the inherent merits of Ag-based materials,a lot of researches have been carried out on g-C 3N 4/Ag-based binary photocatalysts and prominent results have been achieved.Recent advances on AgX (X =Cl,Br,I)/g-C 3N 4,Ag 3PO 4/g-C 3N 4,Ag 2CO 3/g-C 3N 4,Ag 3VO 4/g-C 3N 4,Ag 2CrO 4/g-C 3N 4,Ag 2O /g-C 3N 4and Ag 2MoO 4/g-C 3N 4composite photocatalysts for the degradation of environmental pollutants were summarized.The major challenges of g-C 3N 4/Ag-based binary composite photocatalysts were reviewed and the future development trends were also forecast.Key words :g-C 3N 4;Ag-based material;binary composite photocatalyst;photocatalytic performance;environmental pollutant㊀收稿日期:2023-05-15;修订日期:2023-06-12基金项目:江苏省高等学校自然科学研究面上项目(19KJD530002)作者简介:柏林洋(1967 ),男,博士,副教授㊂主要从事光催化材料方面的研究㊂E-mail:linybai@通信作者:蔡照胜,博士,教授㊂E-mail:jsyc_czs@0㊀引㊀言随着全球经济的快速增长和工业化进程的加快,皮革㊁印染㊁制药和化工等行业排放的环境污染物总量3756㊀陶㊀瓷硅酸盐通报㊀㊀㊀㊀㊀㊀第42卷也不断增长㊂这些环境污染物存在成分复杂㊁毒性大㊁难以降解等特点,对人们的身体健康和生态环境产生严重威胁,已成为制约经济和社会发展的突出问题㊂如何实现环境污染物的高效降解是目前亟待解决的重要问题㊂效率低㊁能耗高及存在二次污染是利用传统处理方法处置环境污染物的主要缺陷[1]㊂光催化技术作为一种新型的绿色技术,具有环境友好㊁成本低㊁反应效率高和无二次污染等优点,在解决环境污染问题方面具有很大的发展潜力,深受人们的关注[2-4]㊂g-C3N4属于一种非金属聚合物型半导体材料,具有二维分子结构,即C原子和N原子通过sp2杂化形成的共轭石墨烯平面结构,具有适宜的禁带宽度(2.7eV)和对460nm以下可见光良好的响应能力㊂g-C3N4具有合成原料成本低㊁制备工艺简单㊁耐酸耐碱和稳定性好等特点,在催化[5]㊁生物[6]和材料[7]等领域应用广泛㊂然而,g-C3N4较小的比表面积㊁较弱的可见光吸收能力和较快的光生载流子复合率等不足导致其光量子利用率不高,给实际应用带来较大困难[8]㊂为了克服上述问题,前人提出了对g-C3N4进行形貌调控[9]㊁元素掺杂[10-11]和与其他半导体耦合[12-13]等方法㊂其中,将g-C3N4与其他半导体耦合形成异质结光催化剂最为常见㊂Ag基半导体材料因具有成本合理㊁光电性能好和光催化活性高等特点而深受青睐,但仍存在光生载流子快速复合和光腐蚀等缺陷㊂近年来,人们将Ag基材料与g-C3N4进行复合,整体提高了复合光催化剂的催化性能,并由此取得了大量极有价值的科研成果㊂本文综述了近年来g-C3N4/Ag银基二元复合光催化剂的制备方法㊁性能和应用等方面的研究现状,同时展望了未来的发展趋势,期望能为该领域的研究人员提供新的思路㊂1㊀g-C3N4/Ag基二元复合光催化剂近年来,基于Ag基半导体材料能与g-C3N4能带结构匹配的特点,构筑g-C3N4/Ag基异质结型复合光催化体系已成为国内外的研究热点㊂这类催化剂通常采用沉淀法在g-C3N4表面负载Ag基半导体材料㊂其中,Ag基体的成核和生长是关键问题㊂通过对Ag基材料成核和生长工艺的控制,实现了Ag基材料在g-C3N4上的均匀分布㊂此外,通过对g-C3N4微观结构进行调控,使其具有较大的比表面积和较高的结晶度,从而进一步提高复合光催化剂的催化性能㊂相对于纯g-C3N4和Ag基光催化剂,g-C3N4/Ag基二元复合光催化剂通过两组分的协同效应和界面作用,不仅能提高对可见光的吸收利用率,而且能有效抑制g-C3N4和Ag基材料中光生e-/h+对的重组,从而提高复合光催化剂的活性和稳定性㊂在g-C3N4/Ag基二元复合光催化材料中,以AgX(X=Cl,Br,I)/g-C3N4㊁Ag3PO4/g-C3N4㊁Ag2CO3/g-C3N4㊁Ag3VO4/g-C3N4㊁Ag2CrO4/g-C3N4㊁Ag2O/g-C3N4和Ag2MoO4/g-C3N4为典型代表㊂1.1㊀AgX(X=Cl,Br,I)/g-C3N4二元复合光催化剂AgX(X=Cl,Br,I)在杀菌㊁有机污染物降解和光催化水解产氢等方面展现出优异的性能㊂但AgX (X=Cl,Br,I)是一种光敏材料,在可见光下容易发生分解,形成Ag0,从而影响其催化活性及稳定性㊂将AgX(X=Cl,Br,I)与g-C3N4复合是提升AgX(X=Cl,Br,I)使用寿命㊁改善光催化性能最有效的方法之一㊂Li等[14]采用硬模板法制备出一种具有空心和多孔结构的高比表面积g-C3N4纳米球,并以其为载体,通过沉积-沉淀法得到AgBr/g-C3N4光催化材料㊂XRD分析显示AgBr的加入并没有改变g-C3N4的晶体结构,瞬态光电流试验表明AgBr/g-C3N4光电流密度高于g-C3N4,橙黄G(OG)染料经10min可见光照射后的降解率达到97%㊂Shi等[15]报道了利用沉淀回流法制备AgCl/g-C3N4光催化剂,研究了AgCl的量对催化剂结构及光催化降解草酸性能的影响,确定了最佳修饰量,分析了催化剂用量㊁草酸起始浓度㊁酸度和其他有机成分对光催化活性影响,通过自由基捕获试验揭示了光降解反应中起主要作用的活性物质为光生电子(e-)㊁羟基自由基(㊃OH)㊁超氧自由基(㊃O-2)和空穴(h+)㊂彭慧等[16]采用化学沉淀法制备具有不同含量AgI的AgI/g-C3N4光催化剂,SEM测试表明AgI纳米颗粒分布在层状结构g-C3N4薄片的表面,为催化反应提供了更多的活性位㊂该系列催化剂应用于光催化氧化降解孔雀石绿(melachite green,MG)的结果显示,AgI/g-C3N4(20%,质量分数,下同)的光催化性能最好,MG经2h可见光辐照后去除率达到99.8%㊂部分AgX(X=Cl,Br,I)/g-C3N4二元复合光催化剂的研究现状如表1所示㊂第10期柏林洋等:g-C 3N 4/Ag 基二元复合光催化剂降解环境污染物的研究进展3757㊀表1㊀AgX (X =Cl ,Br ,I )/g-C 3N 4二元复合光催化剂光降解环境污染物的研究现状Table 1㊀Research status of AgX (X =Cl ,Br ,I )/g-C 3N 4binary composite photocatalysts forphotodegradation of enviromental pollutantsPhotocatalytst Synthesis method TypePotential application Photocatalytic activity Reference AgBr /g-C 3N 4Sonication-assisted deposition-precipitation II-schemeDegradation of RhB,MB and MO 100%degradation for RhB,95%degradation for MB and 90%degradation for MO in 10min [17]AgCl /g-C 3N 4Precipitation Z-schemeDegradation of RhB and TC 96.1%degradation for RhB and 77.8%degradation for TC in 120min [18]AgCl /g-C 3N 4Solvothermal +in situ ultrasonic precipitation Z-scheme Degradation of RhB 92.2%degradation in 80min [19]AgBr /g-C 3N 4Deposition-precipitation II-schemeDegradation of MO 90%degradation in 30min [20]AgI /g-C 3N 4In-situ growth II-scheme Degradation of RhB 100%degradation in 60min [21]㊀㊀Note:MO-methyl orange,RhB-rhodamine B,TC-tetracycline hydrochloride,MB-methyl blue.1.2㊀Ag 3PO 4/g-C 3N 4二元复合光催化剂纳米Ag 3PO 4禁带宽度为2.5eV 左右,对可见光有很好的吸收作用,且光激发后具有很强的氧化性,在污染物降解和光解水制氢等领域有良好的应用前景[22]㊂但是,纳米Ag 3PO 4易团聚,光生载流子的快速重组使光催化活性大大降低,此外,Ag 3PO 4还易受光生e -的腐蚀,从而影响稳定性㊂Ag 3PO 4与g-C 3N 4复合可显著降低e -/h +对的重组,有效提高光催化性能㊂Wang 等[23]采用原位沉淀法获得Z-型异质结构g-C 3N 4/Ag 3PO 4复合光催化剂,并有效地提高了e -/h +对的分离效率㊂TEM 结果显示,Ag 3PO 4粒子被g-C 3N 4纳米片所覆盖,UV-DRS 结果表明,Ag 3PO 4的添加使g-C 3N 4吸收边发生红移,且吸收光强度显著增强,光降解实验结果显示,30%g-C 3N 4/Ag 3PO 4光催化剂在40min 内能去除约90%的RhB㊂胡俊俊等[24]利用了原位沉淀法合成了一系列Ag 3PO 4/g-C 3N 4复合光催化剂,研究了Ag 3PO 4和g-C 3N 4的物质的量比对催化剂在可见光下催化降解MB 性能的影响,发现在最优组分下,MB 经可见光辐照30min 后可以被完全降解㊂Mei 等[25]采用焙烧-沉淀法制备了一系列Ag 3PO 4/g-C 3N 4复合光催化剂,并用于可见光条件下降解双酚A(bisphenol A,BPA),发现Ag 3PO 4质量分数为25%时,光催化降解BPA 的性能最好,3h 能降解92.8%的BPA㊂潘良峰等[26]采用化学沉淀法制备出一种具有空心管状的Ag 3PO 4/g-C 3N 4光催化剂,SEM 结果表明,Ag 3PO 4颗粒均匀分布于空心管状结构g-C 3N 4的表面,两者形成一个较强异质结构,将其用于盐酸四环素(tetracycline hydrochloride,TC)光催化降解,80min 能降解98%的TC㊂Deonikar 等[27]研究了采用原位湿化学法合成催化剂过程中使用不同溶剂(去离子水㊁四氢呋喃和乙二醇)对Ag 3PO 4/g-C 3N 4的结构和光降解MB㊁RhB 及4-硝基苯酚性能的影响,发现不同溶剂对复合光催化剂的形貌有着重要影响,从而影响光催化性能,其中以四氢呋喃合成的复合光催化剂的催化降解性能最佳,这是由于g-C 3N 4纳米片均匀包裹在Ag 3PO 4的表面,从而促使两者界面形成较为密切的相互作用,有利于e -/h +对的分离㊂部分Ag 3PO 4/g-C 3N 4二元复合光催化剂的研究进展见表2㊂表2㊀Ag 3PO 4/g-C 3N 4二元复合光催化剂光降解环境污染物的研究现状Table 2㊀Research status of Ag 3PO 4/g-C 3N 4binary composite photocatalysts for photodegradation of environmental pollutantsPhotocatalyst Synthesis method Type Potential application Photocatalytic activity Reference g-C 3N 4/Ag 3PO 4In situ precipitation Z-scheme Degradation of BPA 100%degradation in 180min [28]g-C 3N 4/Ag 3PO 4Hydrothermal Z-schemeDecolorization of MB Almost 93.2%degradation in 25min [29]g-C 3N 4/Ag 3PO 4In situ prepcipitation II-scheme Reduction of Cr(VI)94.1%Cr(VI)removal efficiency in 120min [30]g-C 3N 4/Ag 3PO 4Chemical precipitation Z-scheme Degradation of RhB 90%degradation in 40min [31]g-C 3N 4/Ag 3PO 4In situ precipitation Z-scheme Degradation of levofloxacin 90.3%degradation in 30min [32]Ag 3PO 4/g-C 3N 4Chemical precipitation Z-schemeDegradation of gaseous toluene 87.52%removal in 100min [33]Ag 3PO 4/g-C 3N 4Calcination +precipitation Z-scheme Degradation of diclofenac (DCF)100%degradation in 12min [34]Ag 3PO 4/g-C 3N 4In situ deposition Z-scheme Degradation of RhB and phenol 99.4%degradation in 9min for RhB;97.3%degradation in 30min for phenol [35]3758㊀陶㊀瓷硅酸盐通报㊀㊀㊀㊀㊀㊀第42卷续表Photocatalyst Synthesis method Type Potential application Photocatalytic activity Reference Ag3PO4/g-C3N4In situ hydrothermal II-scheme Degradation of sulfapyridine(SP)94.1%degradation in120min[36] Ag3PO4/g-C3N4In situ growth Z-scheme Degradation of berberine100%degradation in15min[37] g-C3N4/Ag3PO4In situ deposition Z-scheme Degradation of ofloxacin71.9%degradation in10min[38] Ag3PO4/g-C3N4Co-precipitation Z-scheme Degradation of MO98%degradation in10min[39]g-C3N4/Ag3PO4Calcination+precipitation Z-scheme Degradation of MO,RhB and TC95%degradation for MO in30min;[40]96%degradation for RhB in15min;80%degradation for TC in30min1.3㊀Ag2CO3/g-C3N4二元复合光催化剂Ag4d轨道和O2p轨道杂化,形成Ag2CO3的价带(valence band,VB);Ag5s轨道和Ag4d轨道进行杂化,形成Ag2CO3导带(conduction band,CB),而CB中原子轨道杂化会降低Ag2CO3带隙能,从而提高光催化活性[41]㊂纳米Ag2CO3带隙能约为2.5eV,可见光响应性好,在可见光作用下表现出良好的光催化降解有机污染物特性[42-43]㊂然而,经长时间光照后,Ag2CO3晶粒中Ag+会被光生e-还原成Ag0,导致其光腐蚀,引起光催化性能下降[44]㊂Ag2CO3与g-C3N4耦合,能够有效地抑制光腐蚀,促进e-/h+对的分离,进而改善光催化性能㊂An等[45]通过构筑Z型核壳结构的Ag2CO3@g-C3N4材料来增强Ag2CO3和g-C3N4界面间的相互作用,从而有效防止光腐蚀发生,加速光生e-/h+对的分离,实现了催化剂在可见光辐照下高效降解MO㊂Yin等[46]通过水热法制备Ag2CO3/g-C3N4光催化剂,探讨了g-C3N4的含量㊁合成温度对催化剂结构和光降解草酸(oxalic acid,OA)性能的影响,获得最优条件下合成的催化剂能在45min光照时间内使OA去除率达到99.99%㊂Pan等[41]采用煅烧和化学沉淀两步法,制备了一系列Ag2CO3/g-C3N4光催化剂,TEM结果显示,Ag2CO3纳米粒子均匀分布在g-C3N4纳米片表面,且形貌规整㊁粒径均一,光催化性能测试结果表明,60% Ag2CO3/g-C3N4光催化活性最高,MO和MB分别经120和240min可见光光照后,其降解率分别为93.5%和62.8%㊂Xiu等[47]使用原位水热法构筑了Ag2CO3/g-C3N4光催化剂,光降解试验结果表明,MO经可见光辐照1h的去除率为87%㊂1.4㊀Ag3VO4/g-C3N4二元复合光催化剂纳米Ag3VO4带隙能约为2.2eV,可用于催化可见光降解环境污染物,是一种具有应用前景的新型半导体材料㊂然而,如何提高Ag3VO4光催化性能,仍然是学者研究的重点㊂构建Ag3VO4/g-C3N4异质结催化剂是提高Ag3VO4的催化性能的一种有效方法㊂该方法能够降低Ag3VO4光生载流子的复合率,拓宽可见光的吸收范围㊂Hind等[48]通过溶胶凝胶法制备出一种具有介孔结构的Ag3VO4/g-C3N4复合光催化剂,该复合催化剂经60min可见光照射能将Hg(II)全部还原,其光催化活性分别是Ag3VO4和g-C3N4的4.3倍和5.4倍,主要是由于异质结界面处各组分间紧密结合以及催化剂具有较高的比表面积和体积比,从而促进光生载流子的分离㊂蒋善庆等[49]利用化学沉淀法制备了系列Ag3VO4/g-C3N4催化剂,催化性能研究结果表明,Ag3VO4负载量为20%(质量分数)时,其光催化降解微囊藻毒素的效果最好,可见光辐照100min后降解率为85.43%,而g-C3N4在相同条件下的降解率仅为18.76%㊂1.5㊀Ag2CrO4/g-C3N4二元复合光催化剂纳米Ag2CrO4具有特殊的晶格和能带结构,其带隙能为1.8eV,可见光响应良好,是一种非常理想的可见光区半导体材料㊂然而,Ag2CrO4存在自身的电子结构和晶体的缺陷,导致其光催化效率性能较差,严重影响了实际应用[50-52]㊂将Ag2CrO4与g-C3N4复合形成异质结光催化剂是提高其光催化效率和稳定性的一种有效途径,因为Ag2CrO4在光照下产生的光生e-快速地迁移到g-C3N4表面,可避免光生e-在Ag2CrO4表面聚集而引起光腐蚀㊂Ren等[53]利用SiO2为硬模板,以氰胺为原料,合成出具有中空介孔结构的g-C3N4,再通过化学沉淀法制备了系列g-C3N4/Ag2CrO4光催化剂,并将其用于RhB和TC的可见光降解,研究发现g-C3N4/Ag2CrO4催化剂具有较高比表面积和丰富的孔道结构,在可见光辐射下表现出较高的光催化活性㊂Rajalakshmi等[54]利用水热方法合成了一系列Ag2CrO4/g-C3N4光催化剂,并将其用于对硝基苯酚的光催化降解,结果表明,Ag2CrO4质量分数为10%时,其降解率达到97%,高于单组分g-C3N4或Ag2CrO4,原因是与第10期柏林洋等:g-C 3N 4/Ag 基二元复合光催化剂降解环境污染物的研究进展3759㊀Ag 2CrO 4和g-C 3N 4界面间形成了S-型异质结,能提高e -/h +对的分离效率㊂1.6㊀Ag 2O /g-C 3N 4二元复合光催化剂纳米Ag 2O 是一种理想的可见光半导体材料,在受到光辐照后,其电子发生跃迁,CB 上光生e -能够将Ag 2O 晶粒中Ag +还原成Ag 0,而VB 上h +能够使Ag 2O 的晶格氧氧化为O 2,导致其结构不稳定㊂然而,纳米Ag 2O 在有机物污染物降解方面表现出良好的稳定性[55],这是因为Ag 2O 的表面会随着光化学反应的进行被一定数量的Ag 0纳米粒子所覆盖,而Ag 0纳米粒子作为光生e -陷阱,能够降低e -在Ag 2O 表面的富集,同时,由于光生h +具有较强的氧化性能力,既能实现对有机污染物的直接氧化,又能避免其对晶格氧的氧化,从而提高了纳米Ag 2O 光催化活性和稳定性㊂Liang 等[56]在常温下采用简易化学沉淀法制备了p-n 结Ag 2O /g-C 3N 4复合光催化剂,研究发现,起分散作用的g-C 3N 4为Ag 2O 纳米颗粒的生长提供了大量成核位点并限制了Ag 2O 纳米颗粒聚集,p-n 结的形成以及在光化学反应过程中生成的Ag 纳米粒子,加速了光生载流子的分离和迁移,拓宽了光的吸收范围,在可见光和红外光照下降解RhB 溶液过程中表现出良好的催化活性,其在可见光和红外光照下反应速率分别是g-C 3N 4的26倍和343倍㊂Jiang 等[57]通过液相法制备了一系列介孔结构的g-C 3N 4/Ag 2O 光催化剂,试验结果表明,Ag 2O 的添加显著提高了g-C 3N 4/Ag 2O 光催化剂的吸光性能和比表面积,因此对光催化性能的提升有促进作用,当Ag 2O 含量为50%时,光催化分解MB 的效果最好,经120min 可见光光照后,MB 的脱除率达到90.8%,高于g-C 3N 4和Ag 2O㊂Kadi 等[58]以Pluronic 31R 1表面活性剂为软模板,以MCM-41为硬模板,合成出具有多孔结构的Ag 2O /g-C 3N 4光催化剂,TEM 结果显示,球形Ag 2O 的纳米颗粒均匀地分布于g-C 3N 4的表面,催化性能评价表明0.9%Ag 2O /g-C 3N 4复合光催化剂光催化效果最佳,60min 能完全氧化降解环丙沙星,其降解效率分别是Ag 2O 和g-C 3N 4的4倍和10倍㊂1.7㊀Ag 2MoO 4/g-C 3N 4二元复合光催化剂Ag 2MoO 4具有良好的导电性㊁抗菌性㊁环保性,以及优良的光催化活性,在荧光材料㊁导电玻璃㊁杀菌剂和催化剂等方面有着广阔的应用前景[59]㊂但Ag 2MoO 4带隙大(3.1eV),仅能对紫外波段光进行响应,限制了其对太阳光的利用㊂当Ag 2MoO 4与g-C 3N 4进行耦合时,可以将其对太阳光的吸收范围由紫外拓展到可见光区,从而提高太阳光的利用率㊂Pandiri 等[60]通过水热合成的方法,制备出β-Ag 2MoO 4/g-C 3N 4异质结光催化剂,SEM 结果显示该催化剂中β-Ag 2MoO 4纳米颗粒均匀地分布在g-C 3N 4纳米片的表面,光催化性能测试结果表明在3h 的可见光照射下,其降解能力是β-Ag 2MoO 4和g-C 3N 4机械混合物的2.6倍,主要原因在于β-Ag 2MoO 4和g-C 3N 4两者界面间形成更为紧密的异质结,使得e -/h +对被快速分离㊂Wu 等[61]采用简单的原位沉淀方法成功构建了Ag 2MoO 4/g-C 3N 4光催化剂,并将其应用于MO㊁BPA 和阿昔洛韦的降解,结果表明该催化剂显示出良好的太阳光催化活性,这主要是因为Ag 2MoO 4和g-C 3N 4界面间存在着一定的协同效应,可有效地提高对太阳光的利用率,降低载流子的复合概率㊂2㊀g-C 3N 4/Ag 基二元复合光催化剂电荷转移机理模型研究g-C 3N 4/Ag 基二元复合光催化剂在可见光的辐照下,价带电子发生跃迁,产生e -/h +对㊂e -被催化剂表面吸附的O 2捕获产生㊃O -2,并进一步与水反应生成㊃OH,形成的三种活性自由基(h +㊁㊃O -2和㊃OH),实现水中有机污染物的高效降解(见图1)㊂而光催化反应机理与载流子的迁移机制密切相关㊂目前,g-C 3N 4/Ag 基二元复合光催化剂体系中主要存在三种不同的光生载流子的转移机制,分别为I 型㊁II 型和Z 型㊂图1㊀g-C 3N 4/Ag 基二元复合光催化剂降解有机污染物的光催化反应机理Fig.1㊀Photocatalytic reaction mechanism of g-C 3N 4/Ag-based binary composite photocatalyst for degradation of organic pollutants3760㊀陶㊀瓷硅酸盐通报㊀㊀㊀㊀㊀㊀第42卷2.1㊀I 型异质结载流子转移机理模型图2(a)为I 型异质结构中的光生e -/h +对转移示意图㊂半导体A 和半导体B 均对可见光有响应,其中,半导体A 的带隙较宽,半导体B 的带隙较窄,并且半导体B 的VB 和CB 均位于半导体A 之间,在可见光的照射下,e -发生跃迁,从CB 到VB,半导体A 的CB 上的e -和VB 上的h +分别向半导体B 的CB 和VB 转移,从而实现了e -/h +对的分离㊂以Ag 2O /g-C 3N 4复合催化剂为例[58],当Ag 2O 和g-C 3N 4相耦合时,因为g-C 3N 4的VB 具有更正的电势,h +被转移到Ag 2O 的VB 上,同时,光激发e -在g-C 3N 4的CB 上,其电势较负,e -便传输到Ag 2O 的CB 上,CB 上e -与O 2结合形成㊃O -2,并进一步与H +结合生成了㊃OH,而有机物污染物被Ag 2O 的价带上h +氧化分解生成CO 2和H 2O㊂2.2㊀II 型异质结载流子转移机理模型II 型异质结是一种能级交错带隙型结构,如图2(b)所示,其中半导体A 的CB 电位较负,在可见光照射下,e -从CB 上转移到半导体B 的CB 上,h +从半导体B 的VB 转移到半导体A 的VB 上,从而使e -/h +对得以分离㊂以Ag 3PO 4@g-C 3N 4为例[62],由于g-C 3N 4的CB 的电势较Ag 3PO 4低,光生e -从g-C 3N 4迁移到Ag 3PO 4的CB 上,而Ag 3PO 4的CB 电势较g-C 3N 4高,h +从Ag 3PO 4的VB 迁移到g-C 3N 4的VB 上,从而实现e -/h +对的分离,g-C 3N 4表面的h +可直接氧化降解MB,而Ag 3PO 4表面积聚的电子又会被氧捕获,产生H 2O 2,并进一步分解成㊃OH,从而加快MB 的降解㊂上述I 型和II 型结构CB 的氧化能力和VB 还原能力低于单一组分,造成复合半导体的氧化还原能力降低[63]㊂2.3㊀Z 型异质结载流子转移机理模型构建Z 型异质结光光催化剂使得e -和h +沿着特有的方向迁移,有效解决复合催化剂氧化还原能力降低问题[64]㊂Z 型异质结催化剂e -/h +对的迁移方向如图2(c)所示,e -从半导体B 的电势较高的CB 转移到半导体A 的电势较低的VB 进行复合,从而实现半导体A 的e -和半导体B 的h +发生分离㊂h +在半导体B 表面氧化性能更强,在半导体A 上e -具有较高还原特性,两者共同作用使环境污染物得以顺利降解㊂为了更好地解释Z 型异质结h +和e -迁移机理,以Ag 3VO 4/g-C 3N 4复合光催化剂为例[48],复合光催化剂经可见光激发后,Ag 3VO 4和g-C 3N 4都发生了e -跃迁,在Ag 3VO 4的CB 上e -与g-C 3N 4的VB 上h +进行复合时,e -对Ag 3VO 4的腐蚀作用被削弱,同时,也实现了g-C 3N 4的CB 上e -和Ag 3PO 4的价带上h +发生分离,g-C 3N 4的CB 上e -具有较强的还原性,将Hg 2+还原成Hg 0,而Ag 3PO 4的VB 上h +具有较强的氧化性,可将HOOH氧化生成CO 2和H 2O㊂图2㊀电子-空穴对转移机理示意图Fig.2㊀Schematic diagrams of electron-hole pairs transfer mechanism 3㊀结语和展望g-C 3N 4/Ag 基二元复合光催化剂因其较强的可见光响应和优异的光催化性能,在环境污染物的降解方面具有广阔的发展空间㊂近年来,国内外研究人员在理论研究㊁制备方法和光催化性能等多个领域取得了重要进展,为光催化理论的发展奠定了坚实的基础㊂然而,g-C 3N 4/Ag 基二元复合光催化剂在实际应用中还面临诸多问题,如制备工艺复杂㊁光腐蚀㊁光催化剂回收利用困难㊁光催化降解污染物的反应机理尚不明确等,第10期柏林洋等:g-C3N4/Ag基二元复合光催化剂降解环境污染物的研究进展3761㊀现有的光催化降解模型仍有较大的分歧,亟待深入研究㊂为了获得性能优良的g-C3N4/Ag基复合光催化剂,实现产业化应用,应进行以下几方面的研究:1)在g-C3N4/Ag基二元光催化剂的基础上,构建多元复合光催化剂,是进一步提升光生载流子分离效率的有效㊁可靠手段,也是当今和今后光催化剂的研究重点㊂2)对g-C3N4/Ag基二元光催化剂体系中e-/h+对的转移㊁分离和复合等过程进行系统研究,并阐明其光催化反应机制㊂3)针对当前合成的g-C3N4材料多为体相,存在着颗粒大㊁比表面积小㊁活性位少等缺陷,应通过对g-C3N4材料的形状㊁形貌及尺寸的调控,来实现Ag 基材料在g-C3N4材料表面的均匀分布,降低e-/h+对的重组概率,从而大幅度提高复合光催化剂的性能㊂4)Ag基材料的光腐蚀是导致光催化活性和稳定性下降的重要因素,探索一种更为有效的光腐蚀抑制机制,是将其推广应用的关键㊂5)当前合成的g-C3N4/Ag基二元复合光催化剂多为粉末状,存在着易团聚㊁难回收等问题,从而限制了其循环利用㊂因此,需要开展g-C3N4/Ag基二元复合光催化剂回收和再利用的研究,这将有利于社会效益和经济效益的提高㊂参考文献[1]㊀LIN Z S,DONG C C,MU W,et al.Degradation of Rhodamine B in the photocatalytic reactor containing TiO2nanotube arrays coupled withnanobubbles[J].Advanced Sensor and Energy Materials,2023,2(2):100054.[2]㊀DIAO Z H,JIN J C,ZOU M Y,et al.Simultaneous degradation of amoxicillin and norfloxacin by TiO2@nZVI composites coupling withpersulfate:synergistic effect,products and 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V2O5TiO2催化剂载体晶面对汞氧化性能的影响机
理研究中期报告
本研究旨在探究V2O5TiO2催化剂载体晶面对汞氧化性能的影响机理。

研究采用了XRD、TEM、XPS、BET等表征方法，通过制备不同晶面V2O5TiO2催化剂，对比研究不同晶面对汞氧化性能的影响。

实验结果表明，在相同的V2O5含量下，(001)晶面催化剂对汞氧化性能的催化活性优于(101)晶面催化剂。

通过XPS分析发现，(001)晶面催化剂表面氧化物种类丰富，氧化物种类与汞氧化性能之间存在明显的相关性，表明晶面结构对催化剂表面氧化物的分布方式和氧化物种类的丰富度起到了重要的影响作用。

BET表征结果显示，(001)晶面催化剂比(101)晶面催化剂具有更大的比表面积，反映了其表面活性位点的数量更多，也进一步证明了晶面结构对催化剂催化活性的重要作用。

综上所述，本研究表明V2O5TiO2催化剂载体晶面结构是影响催化剂汞氧化性能的重要因素之一。

(001)晶面催化剂具有更高的催化活性，这可能与其表面氧化物种类的丰富度和比表面积大有关。

这些结果对汞氧化催化剂的设计和制备具有一定的指导意义。

太阳电池正极银浆用银粉的指标要求摘要：从生产企业的角度综述太阳电池正极银浆所需银粉的指标要求，可为银粉开发和生产提供参考依据。

0引言银浆用来制作太阳电池正面电极，随着光伏行业的快速发展，需求量逐年增长。

银作为导电相，与无机粘接剂玻璃粉、有机溶剂、有机树脂等混合调配制成银浆。

银浆印刷在硅片表面经过烧结制成银电极，主要作用是收集和传输电流。

围绕这个目的，对银电极提出3点要求：1)尽可能将硅晶片中产生的所有光生载流子收集到银电极上，这就对硅片表面的银电极栅线的印刷形状和密度提出要求，用最合理的几何分布使硅片表面接收的光照面积最大，但电极栅线不能太稀疏，否则不能最大限度地收集到光生载流子；2)银电极电阻尽可能小，这样在传输电流时对电能的消耗最少；3)银电极在硅片表面的粘附力大，稳定性高。

其中，要求1)主要由印刷工艺控制，要求3)主要由配浆和烧结工艺控制，而要求2)主要对银粉的形貌、粒度、分散性等指标提出了严格要求，同时对配浆和烧结工艺也提出了要求。

本文从形貌、平均粒度、粒度配比、表面处理、振实密度等指标，综述太阳电池正面电极用银浆所需银粉的要求。

1太阳电池正极银浆用银粉的指标要求1.1形貌目前研究制备出的银粉形貌有球形、类球形、树枝状、线状、无规则颗粒等，但是用于太阳电池银浆的银粉大多都是类球形或不规则颗粒。

微米级的银粉多是类球形，亚微米和纳米级银粉形状多为不规则颗粒状。

银粉形貌主要影响银浆的印刷性能和烧结性能，以及电极的致密度和电阻。

形状若为树枝状或其他复杂形貌，则会降低银浆印刷的流平性和致密度，进而降低烧结后电极的致密度，提高电极电阻。

因此，银粉形貌以类球形和不规则颗粒为主，表面形貌不能过于复杂。

图1为金川在不同条件下制备的银粉的电镜照片，a、b、c、d粒度依次减小，形貌为类球形，结晶性好，适用于制备太阳电池正极银浆。

1.2平均粒度HilaliM等[1]对5种平均粒度的银粉制成的银浆烧结后的性能进行了研究，5种银粉粒度从小到大依次是超细粒度粉、细粒度粉、小粒度粉、中等粒度粉、粗粒度粉。

第 50 卷 第 6 期2021 年 6 月Vol.50 No.6Jun. 2021化工技术与开发Technology & Development of Chemical Industry项目基金：西北民族大学国家级大学生创新创业训练项目（202010742092）通信联系人：尹奋平收稿日期：2021-03-10纳米TiO 2-PFS 复合絮凝剂的制备及在有机废水处理中的应用邓博文1，海文杰1，王梓浩1，姚铭栩1，谢　颖2，尹奋平1（1.西北民族大学化工学院，甘肃 兰州 730030；2.四川农业大学商旅学院，四川 都江堰 610081）摘 要：采用凝胶-溶胶法制备了纳米TiO 2，再与PFS通过超声波分散法制备得到纳米TiO 2-PFS复合絮凝剂。

通过正交实验确定了合成的最佳条件。

实验结果表明，配比的影响远远大于温度，当质量分数为15%的纳米TiO 2与85%的PFS复合，合成温度为65℃时，COD去除率达到了最大。

将PFS与制得的纳米TIO 2-PFS复合絮凝剂进行对比，结果表明，复合絮凝剂对有机废水COD的去除远远大于PFS，当复合絮凝剂的投入量为4mg·(200mL)-1时，有机废水的去除率达到80%。

关键词：复合絮凝剂；纳米TiO 2；正交实验；有机废水中图分类号：TQ 314.253 文献标识码：A 文章编号：1671-9905(2021)06-0052-03环保与三废利用有机废水的特点是强酸强碱性、污染大、毒性大、COD 值高，对水中的藻类鱼类有巨大的伤害，会造成二次污染，从而直接影响人们的身体健康。

传统处理有机废水的方法有化学氧化法、生物降解法、吸附法、光催化法等，但因成本太高等原因，很难达到预期的处理效果，因此需要寻找高效廉价的处理方法。

絮凝沉降法因设备简单、成本低、效率高、容易操作、间歇或连续运行均可等众多优点，在有机废水处理中获得广泛应用[1]。

絮凝剂根据其化学成分可分为无机絮凝剂、有机絮凝剂、天然絮凝剂、生物絮凝剂以及由多种絮凝剂制得的复合絮凝剂。

第51卷第12期2020年12月中南大学学报(自然科学版)Journal of Central South University(Science and Technology)V ol.51No.12Dec.2020废旧光伏组件回收技术研究进展周哲，孙凯文，蒋良兴，贾明，刘芳洋(中南大学冶金与环境学院，湖南长沙，410083)摘要：近年来，全球光伏产业不断扩大，光伏装机量也逐渐提升。

在光伏能源产业市场中，基于晶硅太阳电池的光伏组件目前处于主导地位，该类组件中含有大量的有价元素(铝、硅、银、铜和锡等)，并且含有少量铅，将其丢弃和填埋会造成一定的资源浪费和环境污染。

本文通过对国内外相关文献进行分析，总结物理法和化学法两大主要组件回收方法。

从组件的拆解、封装层的去除、有价元素的浸出和表面减反层的刻蚀技术4个方面分析现有回收技术存在的问题，对比不同回收方法所得产物回收率、产物价值和实际应用的可能性，为今后废旧光伏组件回收技术的发展提供参考和建议。

关键词：光伏组件；回收；EV A去除；湿法浸出；刻蚀中图分类号：X705文献标志码：A文章编号：1672-7207（2020）12-3279-10Research progress on recycling technology of end-of-life siliconphotovoltaic modulesZHOU Zhe,SUN Kaiwen,JIANG Liangxing,JIA Ming,LIU Fangyang(School of Metallurgy and Environment,Central South University,Changsha410083,China)Abstract:In recent years,with the expansion of the global photovoltaic industry,the installed photovoltaic capacity increases gradually.In the photovoltaic energy industry market,the photovoltaic modules based on crystalline silicon solar cells are currently in a leading position.Crystalline silicon photovoltaic modules contain a large amount of valuable elements(aluminum,silicon,silver,copper,tin,etc)and a small amount of lead.If they are discarded and landfilled,resource waste and environmental pollution will be casued.The advantages and disadvantages of physical and chemical methods were summarized by analyzing relevant literature in China and abroad.The existing problems of the recycling technology were analyzed.The product recovery rate,value and practical application possibility of different recycling routes from the disassembly of the components,the removal of the encapsulation layer,the leaching of valuable elements and the etching technology of the surface anti-reflection layer were compared.References and suggestions were provided for future development of the end of life photovoltaic module recycling technology.Key words:photovoltaic module;recycling;EV A removal;wet leaching;etchingDOI:10.11817/j.issn.1672-7207.2020.12.002收稿日期：2020−06−16；修回日期：2020−08−12基金项目(Foundation item)：国家重点研发计划项目(2018YFB1500600)(Project(2018YFB1500600)supported by the National Key Research and Development Program of China)通信作者：刘芳洋，教授，从事半导体材料冶金、能源材料冶金、电化学冶金及光伏行业固废处理与资源化研究；E-mail：*******************.cn第51卷中南大学学报(自然科学版)光伏发电是一种将太阳能转化为电能的新能源技术，近年来发展迅速，具有安全、可靠、清洁、高效和可持续性等优点，有望解决目前的能源短缺和环保问题。