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光催化剂光催化剂概述第⼀篇通俗意义上讲触媒就是催化剂的意思，光触媒顾名思义就是光催化剂。
催化剂是加速化学反应的化学物质，其本⾝并不参与反应。
光催化剂就是在光⼦的激发下能够起到催化作⽤的化学物质的统称。
光催化技术是在20世纪70年代诞⽣的基础纳⽶技术，在中国⼤陆我们会⽤光触媒这个通俗词来称呼光催化剂。
典型的天然光催化剂就是我们常见的叶绿素，在植物的光合作⽤中促进空⽓中的⼆氧化碳和⽔合成为氧⽓和碳⽔化合物。
总的来说纳⽶光触媒技术是⼀种纳⽶仿⽣技术，⽤于环境净化，⾃清洁材料，先进新能源，癌症医疗，⾼效率抗菌等多个前沿领域。
世界上能作为光触媒的材料众多，包括⼆氧化钛(TiO2)、氧化锌(ZnO)、氧化锡(SnO2)、⼆氧化锆(ZrO2)、硫化镉(CdS)等多种氧化物硫化物半导体，其中⼆氧化钛(Titanium Dioxide)因其氧化能⼒强，化学性质稳定⽆毒，成为世界上最当红的纳⽶光触媒材料。
在早期，也曾经较多使⽤硫化镉(CdS)和氧化锌(ZnO)作为光触媒材料，但是由于这两者的化学性质不稳定，会在光催化的同时发⽣光溶解，溶出有害的⾦属离⼦具有⼀定的⽣物毒性，故发达国家⽬前已经很少将它们⽤作为民⽤光催化材料，部分⼯业光催化领域还在使⽤。
⼆氧化钛是⼀种半导体，分别具有锐钛矿(Anatase)，⾦红⽯(Rutile)及板钛矿(Brookite)三种晶体结构，其中只有锐钛矿结构和⾦红⽯结构具有光催化特性。
⼆氧化钛是氧化物半导体的⼀种，是世界上产量⾮常⼤的⼀种基础化⼯原料，普通的⼆氧化钛⼀般称为体相半导体以与纳⽶⼆氧化钛相区分。
具有Anatase或者Rutile结构的⼆氧化钛在具有⼀定能量的光⼦激发下[光⼦激发原理参考光触媒反应原理]能使分⼦轨道中的电⼦离开价带(Valence band)跃迁⾄导带(conduction band)。
从⽽在材料价带形成光⽣空⽳[Hole+]，在导带形成光⽣电⼦[e-],在体相⼆氧化钛中由于⼆氧化钛颗粒很⼤，光⽣电⼦在到达导带开始向颗粒表⾯活动的过程中很容易与光⽣空⽳复合，从⽽从宏观上我们⽆法观察到光⼦激发的效果。
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报考者须符合《中国科学院大学2019年招收攻读博士学位研究生简章》规定的报考条件。
考生在报考前请联系所报考的研究所(指招收博士生的中科院各研究院、所、中心、园、台、站)或校部相关院系，了解具体的报考规定。
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一、院系简介中国科学技术大学材料科学与工程系是应国民经济与现代科学技术发展的需求于1987年成立。
(其中高分子化学与高分子物理二个专业于1996年分出组建高分子科学与工程系)。
材料科学与工程是伴随新技术、新材料飞速发展而诞生的一门新兴学科，主要研究材料的合成、制备技术、组成、结构、性能和应用及其相互间的关系和变化规率。
材料科学与工程系按材料物理和材料化学两个专业组织本科教学，设有材料科学与工程一级学科博士点,包括材料学、材料物理与化学和材料加工工程3个博士点，同时还招收无机（固体）化学、凝聚态物理博士生。
本系含中科院中国科学技术大学固体内耗与缺陷开放实验室、固体化学与无机膜研究所以及材料化学青年实验室。
教研队伍共46人，其中教授35人（含兼职15人），副教授4人，副研究员3人。
近五年来，共承担国家和部委的科研项目25项，约1000余万人民币。
在光电功能材料、纳米材料、高温超导材料及相关体系、氧分离膜及反应器技术、中温燃料电池、以及量子力学理论等方面的研究中均取得了重要成果。
曾获国家科技进步二等奖1项、中科院科技进步一等奖1项、中科院科技进步三等奖2项、国家教育部自然科学一等奖1项、中科院自然科学一等奖1项、三等奖2项。
二、招生信息中国科学技术大学材料科学与工程学院博士招生专业有5个：080501材料物理与化学研究方向：1．界面原子电子结构与材料物性、共格析出强化的先进结构钢计算设计与实验验证、金属形变与相变机制的定量电子显微学研究、低维材料中量子相变和器件研究、新型高温结构材料精细结构研究、先进钛合金力学性质的第一原理研究、磁性纳米材料的电磁性能、非贵金属等离子体辅助效应光催化材料研究．微电子互联材料/非贵金属环境催化材料研究、薄膜中的交换耦合、磁电耦合及其输运性质、梯度纳米结构金属材料的塑性变形与机制、基于像差校正电子显微分析的材料基础科学问题研究、纳米碳基材料催化．纳米碳基能源催化材料设计与制备、金属材料界面质量输运动力学问题计算模拟研究、拓扑绝缘体纳米结构的制备和输运性质、钛合金高温变形及组织模拟、置换原子引起点阵畸变与物理性能的关联、小尺度材料高温服役性能与可靠性．纳米层状材料力学行为及机制、材料疲劳与断裂．生物力学与仿生材料设计．材料变形断裂机制计算模拟、磁性相变的中子散射研究．铁电薄膜和器件的制备与评价、材料界面效应的原位电子显微学研究、铁电薄膜功能界面的构筑及像差校正电子显微学080502材料学研究方向：功能特种炭材料的研究与应用、纳米炭复合材料的界面调控及功能特性、储氢合金及应用、镁合金铸造缺陷控制工艺及机理、新型碳结构探索、变形高温合金组织设计与控制、燃气轮机叶片液滴冲蚀的损伤机制、高强韧多功能医用钛合金可逆变形机制、高强韧多功能医用钛合金可逆变形机制、纳米多孔金属变形与表面效应、深海用高强钛合金韧化研究、新型能源材料．能源材料原位电镜研究、核级锆合金低维晶体缺陷研究．单晶高温合金先进制备技术、抗超高温氧化防护涂层．迈科烯（MXene）二维功能陶瓷材料．构筑材料．非晶合金．碳纳米管的制备与性能．碳纳米材料性质与器件的原位TEM研究、太阳能光催化材料．互连焊点空间环境下的服役行为研究．抗热腐蚀铸造高温合金．极限尺寸纳米金属的制备（I）．极限尺寸纳米金属的制备（II）．极限尺寸纳米金属的结构研究．纳米金属材料的变形与力学行为．梯度纳米金属的使役行为．纳米金属材料的腐蚀行为．新型二维材料的制备与物性．多功能纳米复合材料结构与性能研究．纳米碳基电子器件．高温合金材料设计与制备．低维柔性热电换能材料与器件．梯度纳米金属的强韧化机制．非晶合金制备及成形．3D打印用非晶金属材料的制备与性能．纳米超级隔热材料．极端环境陶瓷防护涂层．先进陶瓷的高通量设计．3D打印钛合金组织调控、纳米金属材料的扩散与表面合金化、生物医用金属材料、钛合金粉末近净成形研究、变形高温合金组织控制与制备、非晶复合材料制备及性能、单晶高温合金设计与制备、聚多糖纳米材料的功能化．多孔陶瓷功能构筑．聚多糖纳米材料的功能化、高分子人工心脏瓣膜制备及力学性能研、新型高温金属结构材料的制备及性能、高温合金精密铸造的缺陷控制技术080503材料加工工程研究方向：．高强高韧索具材料与制备工艺研究．稀土特殊钢研究．变形TiAl成分-组织-性能关系研究．镍基合金冶金热力学规律研究．氧化物弥散强化合金．焊接接头强韧化．焊缝金属组织稳定性研究．高熔点金属的搅拌摩擦焊接．金属基纳米复合材料．新型锻造铝合金的强韧化设计．超纯高强钢的相关性能研究．复合涂层材料与制备．高温防护涂层研究、先进动力推进系统关键材料与均质化制造．一种高温合金的纯净化熔炼工艺研究．超高温陶瓷基复合材料快速制备技术研究．先进金属基复合材料制备科学．冷喷涂高温防护涂层研究．新型钢铁材料、生物可降解镁合金及应用、．轻质高强合金的制备与性能．铝锂合金板材高应变率变形提高成形性的物理机制．稀土铝合金凝固与制备0805Z1腐蚀科学与防护研究方向：1．海洋环境耐腐蚀材料设计．核电关键材料的腐蚀行为与评价．纳米智能防腐技．高性能防腐蚀涂层性能与机理研究．钝化膜形成和损伤机理．混合气氛高温腐蚀．材料的力学化学交互作用．材料大气环境腐蚀．材料土壤环境腐蚀．核电结构材料高温高压水腐蚀疲劳损伤行为与机理．功能涂层、应用电化学、功能聚电解质与智能控释系统．腐蚀与磨损交互作．高温防护涂层设计方法085274能源与环保研究方向：同以上各专业三、报考条件1、中华人民共和国公民；拥护中国共产党的领导，愿意为祖国社会主义现代化建设服务；品德良好，遵纪守法，学风端正，无任何考试作弊、学术剽窃及其它违法违纪行为；2、身体健康状况符合学校规定的体检要求，心理正常；3、原则上申请者须来自国内外重点院校或所学专业为国家重点学科，专业须为材料、物理、化学、机械、力学及冶金等相关理工类学科；4、专业基础好、学习成绩优良、科研能力强，在某一领域或某些方面有特殊学术专长及突出学术成果，成果形式包括公开发表的学术论文、专利、获奖等，或承担过科研、技术开发项目，成果或项目至少1项；5、对学术研究有浓厚的兴趣，有较强的创新意识、创新能力和专业能力；6、申请者的学位必须符合下述条件之一：（1）应届硕士毕业生须在博士入学前取得理工类硕士学位；（2）已获得理工类硕士或博士学位；（3）在境外获得学位的考生，须凭教育部留学服务中心的认证书报名；7、具有较强的语言能力，外语（限专业目录中公布的语种）水平较高。
光催化材料最新研究进展1.简介当今世界正面临着能源短缺和环境污染的严峻挑战,解决这两大问题是人类社会实现可持续发展的迫切需要。
中国既是能源短缺国，又是能源消耗大国。
近年来，伴随社会经济的快速发展，中国石油对外依存度不断攀升,已经严重影响国家经济健康发展和社会稳定，并威胁到国家能源安全。
同时，石油等化石能源的过度消耗导致污染物大量排放，加剧了环境污染，尤其是我国近年来雾霾天气的频繁出现，严重影响了人民的生活和身体健康，开发和利用太阳能是解决这一难题的有效方法之一。
我国太阳能资源十分丰富，每年可供开发利用的太阳能约 1.6X1O15W，大约是2010年中国能源消耗的500 倍。
从长远看，太阳能的有效开发与利用对优化中国能源结构具有重大意义。
然而太阳能存在能量密度低、分布不均匀、昼夜/季节变化大、不易储存等缺点。
如图 1 所示，光催化技术可以将太阳能转换为氢能。
氢能能量密度高、清洁环保、使用方便，被认为是一种理想的能源载体。
目前氢能的利用技术逐渐趋于成熟，以氢气为燃料的燃料电池已开始实用化，氢气汽车和氢气汽轮机等一些“绿色能源”产品已开始投入市场。
氢利用技术的成熟提高了对制氢技术快速发展的要求。
高效、低成本、大规模制氢技术的开发成为了氢经济”时代的迫切需求。
自20世纪70年代日本科学家利用TiO2光催化分解水产生氢气和氧气以来，光催化材料一直是国内外研究的热点之一。
光催化太阳能制氢方法是一种成本低廉、集光转换与能量存储于一体的方法，该领域的研究越来越受到各国的广泛关注。
国际上光催化材料研究竞争十分激烈。
光催化材料不仅具有分解水制氢的功能,而且具有环境净化功能。
利用光催化材料净化空气和水已成为当今世界引人注目的高新环境净化技术。
太阳能转换效率是制约光催化技术走向实用化的关键因素之一，光催化材料的光响应范围决定了太阳能转换氢能的最大理论转化效率。
光催化领域经过40余年的发展和积累，正孕育着重大突破，光催化太阳能转换效率不断提高，光催化技术正处于迈向大规模应用的关键阶段，国际竞争十分激烈。
国家自然科学基金科学问题的凝练光催化
国家自然科学基金科学问题的凝练对于光催化领域的发展至关重要。
光催化是一种利用光能分解水、污染物和二氧化碳等有害物质的技术，因此在环境保护、能源利用和医疗健康等领域具有广泛的应用前景。
在光催化领域，目前面临的主要挑战包括光能转化效率低、催化剂活性不稳定、光催化反应机理不明确等问题。
因此，国家自然科学基金可以资助研究如何提高光能转化效率、优化催化剂结构、揭示光催化反应机理等方面的项目。
为了更好地凝练光催化领域的科学问题，可以从以下几个方面进行思考：
1. 光催化材料的设计与制备：研究新型光催化材料的合成方法，提高材料的催化活性、稳定性和可重复利用性。
2. 光催化反应机理研究：通过理论计算和实验验证相结合的方法，深入揭示光催化反应的微观机制和动力学过程。
3. 光催化技术在环境治理中的应用：研究如何将光催化技术应用于实际的环境治理中，如水处理、空气净化、土壤修复等。
4. 光催化技术在能源转换和存储中的应用：研究如何将光催化技术应用于太阳能转换、燃料电池、电池储能等领域。
5. 光催化技术的跨学科应用：研究如何将光催化技术与生物学、医学、材料科学等领域相结合，开拓新的应用领域。
通过资助这些项目，国家自然科学基金可以帮助解决光催化领域的关键问题，推动该领域的发展，并为人类社会的可持续发展做出贡献。
同时，基金的资助还可以吸引更多的优秀科研人员投身于光催化领域的研究，培养一批具有国际竞争力的科研团队。
2024学年顺德区普通高中高三教学质量检测（一）化学试题2024.11本试卷共8页，20题，满分100分。
考试用时75分钟。
注意事项：1.答卷前，考生务必将自己的姓名、准考证号填写在答题卡上。
2.回答选择题时，选出每小题答案后，用2B 铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑。
如需改动，用橡皮擦干净后，再选涂其他答案标号。
非选择题必须用黑色字迹的钢笔或签字笔作答，将答案写在答题卡上。
写在本试卷上无效。
3.考试结束后，将答题卡交回。
可能用到的相对原子质量：H1C12O16一、选择题（本题共16小题，共44分。
第1~10小题，每小题2分；第11~16小题，每小题4分。
在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求。
）1.顺德德胜体育中心被称为“顺德版鸟巢”，预计2024年底华丽亮相。
下列与其有关的物质中，主要成分属于金属材料的是（ ）A.光导纤维 B.不锈钢 C.氮化镓半导体 D.有机玻璃2.下列化学用语表达正确的是（ ）A.溶液中的水合离子：B.顺丁烯的结构简式：C.的电子式：D.分子中键的形成：3.北斗三号“收官之星”成功发射、嫦娥六号成功落月等彰显了我国科技发展的巨大成就。
下列说法不正确的是（ ）A.月壤样品中含铀（）：与互为同素异形体B.“北斗三号”导航卫星搭载铷（）原子钟：属于区元素C.石膏常用于“打印”技术：其阴离子的模型为正四面体形D.嫦娥六号的运载火箭助推器采用液氧煤油发动机：煤油属于混合物NaCl 2--3PH HCl s p σ-U 235U 238U Rb Rb 3D VSEPR4.结构决定性质，性质决定用途。
陈述Ⅰ和陈述Ⅱ均正确且具有因果关系的是（ ）选项陈述Ⅰ陈述ⅡA 第一电离能：的价层电子排布半充满，较稳定B 利用铝热反应制备还原性：C 炒菜时适量添加味精谷氨酸钠是着色剂D石墨能导电石墨层间靠范德华力维系5.1774年，化学家普利斯特利首次制备了。
兴趣小组利用以下装置进行实验，其中不能达到预期目的的是（）A.制备 B.干燥 C.收集 D.验证的水溶性6.溴及其化合物在医药、农药、燃料和阻燃剂等生产中有广泛应用。
四大催化材料简述08工业催化与煤化工01班何国栋0806160103 随着时代的发展，人类的进步，许多新的社会问题诸如能源、环境又出现在人们眼前。
材料是一个包容万象的大学科，与人们的生活息息相关，人类要想取得更大的成就，获得更高的生活水平，我们必须在材料上有所创新，而催化剂在其中又有着举足轻重的作用，催化材料作为催化剂的主体，我们完全有必要在催化材料这个领域做深入的研究。
对现代催化材料而言，其基本分为四类：光催化材料、稀土催化材料、新型催化材料和复合催化材料。
1、光催化材料光催化材料是由CeO2（70%-90%）、ZrO2（30%-10%）组成，形成ZrO2稳定CeO2的均匀复合物，外观呈浅黄色，具有纳米层状结构，在1000℃经4个小时老化后，比表面仍较大（>15M#G），因此高温下也能保持较高的活性。
用途:适用于高温催化材料,如汽车尾气催化剂。
技术背景：能源危机和环境问题。
人类目前使用的主要能源有石油、天然气和煤炭三种。
根据国际能源机构的统计，地球上这三种能源能供人类开采的年限，分别只有40年、50年和240年。
而太阳能不仅清洁干净，而且供应充足，直接利用太阳能来解决能源的枯竭和地球环境污染等问题是其中一个最好、直接、有效的方法。
为此，中国政府制定实施了“中国光明工程”计划。
它的核心就是开发高效的太阳光响应型半导体光催化剂。
光催化材料的基本原理：半导体在光激发下，电子从价带跃迁到导带位置，以此，在导带形成光生电子，在价带形成光生空穴。
利用光生电子-空穴对的还原氧化性能，可以降解周围环境中的有机污染物以及光解水制备H2和O2。
高效光催化剂必须满足如下几个条件：（1）半导体适当的导带和价带位置，在净化污染物应用中价带电位必须有足够的氧化性能，在光解水应用中，电位必须满足产H2和产O2的要求。
（2）高效的电子-空穴分离能力，降低它们的复合几率。
（3）可见光响应特性：低于420nm左右的紫外光能量大概只占太阳光能的4%，如何利用可见光乃至红外光能量，是决定光催化材料能否在得以大规模实际应用的先决条件。
光催化原理及应用起源光触媒，是一个外来词,起源于日本,由于日本文字写成“光触媒”,所以中国人就直接把她命名为“光触媒”。
其实日文“光触媒”翻译成中文应该叫“光催化剂”翻译成英文叫“photｏ cataｌｙsｔ”。
光触媒于1967年被当时还是东京大学研究生的藤岛昭教授发现。
在一次试验中对放入水中的氧化钛单结晶进行了光线照射,结果发现水被分解成了氧和氢。
这一效果作为“本多· 藤岛效果” （Honda－Ｆｕｊishｉma Efｆecｔ）而闻名于世,该名称组合了藤岛教授和当时他的指导教师--－-东京工艺大学校长本多健一的名字。
这种现象相当于将光能转变为化学能，以当时正值石油危机的背景,世人对寻找新能源的期待甚为殷切, 因此这一技术作为从水中提取氢的划时代方法受到了瞩目，但由于很难在短时间内提取大量的氢气，所以利用于新能源的开发终究无法实现，因此在轰动一时后迅速降温。
1992年第一次二氧化钛光触媒国际研讨会在加拿大举行, 日本的研究机构发表许多关于光触媒的新观念,并提出应用于氮氧化物净化的研究成果。
因此二氧化钛相关的专利数目亦最多,其它触媒关连技术则涵盖触媒调配的制程、触媒构造、触媒担体、触媒固定法、触媒性能测试等。
以此为契机,光触媒应用于抗菌、防污、空气净化等领域的相关研究急剧增加,从１971年至２000年6月总共有10,７17件光触媒的相关专利提出申请。
二氧化钛ＴiO ２光触媒的广泛应用,将为人们带来清洁的环境、健康的身体。
催化剂是加速化学反应的化学物质，其本身并不参加反应。
典型的天然光催化剂就是我们常见的叶绿素，在植物的光合作用中促进空气中的二氧化碳和水合成为氧气和碳水化合物。
光触媒是一种纳米级的金属氧化物材料,它涂布于基材表面，在光线的作用下,产生强烈催化降解功能：能有效地降解空气中有毒有害气体；能有效杀灭多种细菌,并能将细菌或真菌释放出的毒素分解及无害化处理;同时还具备除臭、抗污等功能。
