光催化脫硝材料的研究進(jìn)展

曹一達(dá)，劉成寶，陳 豐，錢君超，許小靜，孟憲榮，陳志剛

(1.蘇州科技大學(xué)，江蘇省環(huán)境功能材料重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,蘇州 215009;2.蘇州科技大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院,蘇州 215009;3.江蘇省陶瓷研究所有限公司，宜興 214221；4.蘇州市環(huán)境科學(xué)研究所,蘇州 215009)

0 引 言

氮氧化物(NOx)廣泛來(lái)源于農(nóng)業(yè)活動(dòng)、森林砍伐、工業(yè)生產(chǎn)、能源生產(chǎn)、運(yùn)輸活動(dòng)等，易造成包括酸雨、煙霧、顆粒物的釋放以及溫室效應(yīng)等嚴(yán)重的環(huán)境災(zāi)難[1]。此外，長(zhǎng)時(shí)間接觸NOx可引起肺水腫、神經(jīng)衰弱和呼吸道炎癥等身體疾病。因此，開(kāi)發(fā)NOx脫除(稱為脫硝)技術(shù)來(lái)保護(hù)環(huán)境和人類健康是一項(xiàng)非常重要且緊急的任務(wù)。目前，工業(yè)上采用的脫硝技術(shù)分為干法脫硝技術(shù)和濕法脫硝技術(shù)[2]，其中干法脫硝技術(shù)分為選擇性催化還原技術(shù)和選擇性非催化還原技術(shù)；濕法脫硝技術(shù)分為酸堿吸收法、氧化吸收法和等離子活化法。其中，濕法脫硝技術(shù)需要一定的(酸性、堿性)溶劑、氧化劑來(lái)吸收NOx，能耗高且廢水和產(chǎn)物較難處理；干法脫硝技術(shù)能將NOx直接還原為N2，減少了廢水處理的成本。選擇性催化還原技術(shù)脫除NOx的效率比選擇性非催化還原技術(shù)脫除NOx的效率高，反應(yīng)溫度低，但是采用這2種傳統(tǒng)技術(shù)脫除NOx所需的溫度仍然偏高。為解決這一問(wèn)題，研究者提出了光催化氧化、光選擇性催化還原[3]等方法。光催化氧化NOx后生成硝酸鹽，使其“固定”為液相；而光選擇性催化還原是將NOx還原為N2和其他無(wú)害氣體。光催化脫除NOx的方法具有許多優(yōu)點(diǎn)，例如：在常溫常壓下具有良好的N2選擇性和相當(dāng)高的脫硝效率，成本低；將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能節(jié)約能源；不需要額外的反應(yīng)物，可生產(chǎn)硝酸鹽直接作為肥料原料等[4]。此外，汽車尾氣和化石燃料燃燒是產(chǎn)生NOx的主要來(lái)源[5]，光催化技術(shù)是未來(lái)緩解城市和大氣NOx污染的主要方法。為了給相關(guān)研究人員提供參考，作者從光催化氧化、光選擇性催化還原兩方面綜述了光催化材料的類型、脫除機(jī)理和影響脫除效率的因素。

1 光催化氧化方法用光催化材料

1.1 TiO2基光催化材料

TiO2因具有化學(xué)穩(wěn)定性良好、成本低、結(jié)構(gòu)/電子性質(zhì)可靠而在光催化氧化NOx方面應(yīng)用廣泛[6-7]。但是，純TiO2的禁帶寬度較大，僅能吸收占太陽(yáng)光譜5%的紫外光。此外，光催化氧化NOx過(guò)程中生成的部分NO2會(huì)吸附在TiO2表面，堵塞活性位點(diǎn)，降低光催化材料的壽命，因此在實(shí)際應(yīng)用時(shí)TiO2的脫硝效率較低。目前，研究者主要通過(guò)調(diào)控其晶體結(jié)構(gòu)和形貌、金屬摻雜和非金屬摻雜來(lái)解決上述問(wèn)題。

研究發(fā)現(xiàn)，晶體結(jié)構(gòu)可影響TiO2對(duì)可見(jiàn)光的響應(yīng)程度、活性位點(diǎn)的數(shù)量和光生電子-空穴的傳輸和復(fù)合，從而影響TiO2的脫硝效率[8-9]。TiO2光催化材料主要分為銳鈦礦型和金紅石型2種晶型，銳鈦礦型TiO2在600 ℃下煅燒后可以轉(zhuǎn)化為更穩(wěn)定的金紅石型TiO2，銳鈦礦和金紅石同屬四方晶系，但其排列方式、晶胞參數(shù)不同，雖然銳鈦礦型TiO2的禁帶寬度(3.2 eV)比金紅石型TiO2的禁帶寬度(3.0 eV)大[8]，但銳鈦礦型TiO2具有更多的氧空位，表現(xiàn)出更高的催化活性。王婧雅[9]研究發(fā)現(xiàn)，摻雜釹的TiO2在700 ℃煅燒后，其晶體結(jié)構(gòu)由純TiO2的銳鈦礦型/金紅石型兩相結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變?yōu)殇J鈦礦型單相結(jié)構(gòu)，說(shuō)明元素?fù)诫s可延緩銳鈦礦型晶體結(jié)構(gòu)向金紅石型晶體結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變，使材料保持較高的催化活性。TiO2顆粒易團(tuán)聚，制備后難以分散和回收，為此研究者提出了材料負(fù)載TiO2顆粒的方法。LIU等[10]通過(guò)溶膠-凝膠法制備了多壁碳納米管負(fù)載TiO2(MWCNTs/TiO2)光催化材料，TiO2較小的晶粒尺寸(15 nm)降低了光生電子-空穴的復(fù)合率，同時(shí)MWCNTs可作為電子轉(zhuǎn)移通道促進(jìn)電子快速轉(zhuǎn)移，該材料的光催化脫硝效率達(dá)到46%。KUSIAK-NEJMAN等[11]將銀納米顆粒(AgNPs)/TiO2顆粒均勻地負(fù)載在碳纖維布上后，解決了TiO2顆粒易團(tuán)聚的問(wèn)題，比表面積的增大使得活性點(diǎn)位的增加，脫硝效率達(dá)到95%。目前，有關(guān)TiO2顆粒的形貌調(diào)控的研究主要集中在碳納米管的負(fù)載方面，但碳納米管負(fù)載TiO2顆粒存在無(wú)法回收利用的問(wèn)題，因此尋找合適的載體負(fù)載并回收TiO2是今后研究的方向。

金屬摻雜主要通過(guò)貴金屬等離子效應(yīng)、增加活性位點(diǎn)數(shù)量和增加可吸收光范圍來(lái)提高光催化性能。目前，TiO2的金屬摻雜主要包括單一金屬摻雜、多金屬摻雜以及金屬氧化物摻雜。單一金屬摻雜TiO2后形成的材料包括AgNPs/TiO2[11]、Ce/CNTs-TiO2[12]、 Au/TiO2[13]、Ag/TiO2-x[14]，Sn/TiO2[15]、Nd/ TiO2[9]，但這些材料價(jià)格昂貴，無(wú)法大批量應(yīng)用。DUAN等[14]制備了Ag/TiO2-x可見(jiàn)光驅(qū)動(dòng)等離子體光催化材料，發(fā)現(xiàn)銀的等離子效應(yīng)增強(qiáng)了光活性，加強(qiáng)了Ag/TiO2-x界面的電荷分離，脫硝效率達(dá)到45%。MARTINEZ-OVIEDO等[15]采用鋰/乙二胺還原法制備了Sn/TiO2納米粒子，錫的摻雜使得TiO2的光分解反應(yīng)熱力學(xué)穩(wěn)定性能級(jí)在VB和CB之間形成新的能級(jí)，可見(jiàn)光吸收率增加，從而提高了光催化脫硝效率。多金屬或金屬氧化物摻雜因具有較高的催化活性、合適的帶隙等優(yōu)點(diǎn)而成為摻雜改性TiO2的重要研究方向，形成的材料主要包括WO3/TiO2[16]、V2O5-MoO3/TiO2[17]、Fe3+/TiO2[18]、Zn2+/TiO2[8]、Cu-Ce/ TiO2[19]。

TiO2與適當(dāng)?shù)恼麕Х墙饘贀诫s耦合后，可以拓寬其光譜響應(yīng)范圍，增強(qiáng)界面電荷轉(zhuǎn)移，從而提高光催化性能。SONG等[20]用無(wú)溶劑原位合成法制備石墨相氮化碳(γ-C3N4)/ TiO2光催化材料，發(fā)現(xiàn)該材料在紫外光下的脫硝效率達(dá)到95%。陳官茂[19]研究發(fā)現(xiàn)，用硼改性TiO2納米管后，其組織晶粒細(xì)小，比表面積增大，在TiO2價(jià)帶中形成新的能級(jí)，禁帶寬度減小，光吸收率增大，有利于提高其光催化脫硝效率。JABBARI等[21]用銀納米團(tuán)簇和C-N-S非金屬摻雜TiO2納米顆粒后，發(fā)現(xiàn)TiO2的禁帶寬度減小，對(duì)可見(jiàn)光的吸收范圍提高?？芍墙饘贀诫s使TiO2的禁帶寬度變窄，對(duì)可見(jiàn)光的吸收范圍變大，光催化性能提高。與非金屬摻雜TiO2光催化材料相比，金屬摻雜TiO2光催化材料具有成本高、熱穩(wěn)定性差、易受光腐蝕等缺點(diǎn)[4]。

1.2 碳基光催化材料

1.2.1 石墨相氮化碳光催化材料

WANG等[22]首次報(bào)道了γ-C3N4在可見(jiàn)光下可分解水得到氫氣。γ-C3N4不是天然存在的，實(shí)驗(yàn)室合成γ-C3N4的方法包括熱聚合法、溶劑熱法、固相反應(yīng)法等，雖然γ-C3N4光催化材料具有價(jià)格低廉、熱穩(wěn)定性和化學(xué)穩(wěn)定性高等優(yōu)點(diǎn)，是可見(jiàn)光區(qū)域響應(yīng)型光催化材料，但其光生空穴和電子的高復(fù)合率限制了γ-C3N4的應(yīng)用[23]。

學(xué)者從形貌調(diào)控方面對(duì)γ-C3N4光催化材料進(jìn)行了大量改性研究。WU等[24]采用6次煅燒的方法使γ-C3N4的(002)和(100)晶面暴露，比表面積增大，脫硝效率比煅燒前提高了1.74倍。HUANG等[25]報(bào)道了一種基于水熱預(yù)處理煅燒制備高性能γ-C3N4多孔納米片的方法，顯著提高了光生載流子的分離，其脫硝效率比塊狀γ-C3N4(未水熱預(yù)處理直接煅燒)提高了5.5倍?？芍蚊舱{(diào)控通過(guò)增大比表面積、增加表面活性位點(diǎn)、減小載流子復(fù)合率來(lái)提高γ-C3N4的光催化效率。

金屬/金屬氧化物摻雜能有效提高γ-C3N4的光催化性能，對(duì)應(yīng)的材料包括Fe3O4/γ-C3N4[26]、Cu/γ-C3N4[27]、Bi/γ-C3N4[28]、MnOx/γ-C3N4[29]等。LI等[30]通過(guò)原位法合成了石榴狀Bi/γ-C3N4納米復(fù)合材料，鉍的成功配位增強(qiáng)了光生載流子的分離和轉(zhuǎn)移，且經(jīng)多次脫硝試驗(yàn)，脫硝效率依然在70%以上。CHEN等[29]通過(guò)室溫沉淀法成功制備了具有一維-二維 MnOx/γ-C3N4納米復(fù)合材料，Mn4+/Mn3+/Mn2+的催化循環(huán)加速了電荷傳輸，質(zhì)量比為1…5的MnOx/γ-C3N4復(fù)合材料在60 ℃下的脫硝效率達(dá)到50%?？芍?，金屬/金屬氧化物摻雜γ-C3N4后可提高光生載流子的分離、加速電荷傳輸，從而提高光催化性能。

研究者對(duì)于非金屬摻雜γ-C3N4復(fù)合材料脫除NOx也進(jìn)行了大量研究，對(duì)應(yīng)的復(fù)合材料包括碳空位誘導(dǎo)γ-C3N4[30]、碳自摻雜γ-C3N4[31]和碳摻雜γ-C3N4納米片[32]。RAN等[31]通過(guò)熱聚合方法開(kāi)發(fā)了碳自摻雜γ-C3N4，發(fā)現(xiàn)其光生電子對(duì)的分離效率提高，促進(jìn)了活性自由基的形成，該材料的脫硝效率達(dá)到57%。LUO等[32]在γ-C3N4引入HCl，氯離子的摻雜使γ-C3N4由n型半導(dǎo)體轉(zhuǎn)變?yōu)閜型半導(dǎo)體，p型γ-C3N4可提供更多的光生載流子，光催化活性得到顯著提高。

1.2.2 石墨烯(GR)光催化材料

石墨烯(GR)可以作為一種有效的電子受體，增強(qiáng)光生電荷轉(zhuǎn)移，從而提高光催化性能。目前已開(kāi)發(fā)出很多基于GR的光催化材料，例如SnO2-Zn2SnO4/GR[34]、SnO2/GQD(石墨烯量子點(diǎn))[35]、Bi-BiOI/GR[36]、還原氧化石墨烯(rGO)負(fù)載介晶ZnCo2O4[37]和石墨烯負(fù)載介孔ZnS[38]。LI等[34]提出了一種3組分光催化材料SnO2-Zn2SnO4/GR，其中GR轉(zhuǎn)移了Zn2SnO4導(dǎo)帶中的光生電子，抑制了載流子復(fù)合，提高了可見(jiàn)光區(qū)的光反應(yīng)活性，該材料的脫硝效率達(dá)到59.3%。XIE等[35]研究發(fā)現(xiàn)，GQD的存在可提高SnO2/GQD復(fù)合材料的可見(jiàn)光響應(yīng)和電荷分離效率，當(dāng)GQD質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1%時(shí)，復(fù)合材料在可見(jiàn)光下的脫硝效率達(dá)到57%。

雖然碳基光催化材料可在低溫下完成脫硝反應(yīng)，但脫硝效率普遍低于60%，生成的硝酸鹽、亞硝酸鹽不僅會(huì)堵塞活性位點(diǎn)，降低脫硝效率，而且還會(huì)對(duì)人體產(chǎn)生較大的危害。因此，在保持可見(jiàn)光激發(fā)的前提下，如何提高脫硝效率并對(duì)生成的硝酸鹽、亞硝酸鹽進(jìn)行處理，是目前應(yīng)用碳基光催化材料過(guò)程中需要解決的問(wèn)題。

1.3 鉍基光催化材料

1.3.1 BiVO4光催化材料

鉍基光催化材料因其獨(dú)特的結(jié)構(gòu)和光電性質(zhì)，以及優(yōu)異的光催化氧化活性而得到廣泛研究[39]，目前研究的材料主要包括BiVO4、Bi2MO6、Bi2O2CO3等。學(xué)者對(duì)BiVO4脫硝方面的研究較少。OU等[40]通過(guò)在γ-C3N4/BiVO4(040)晶面上沉積銀作為連接金屬，合成了γ-C3N4@Ag/BiVO4三元復(fù)合光催化材料，其中γ-C3N4/BiVO4構(gòu)成的Z型異質(zhì)結(jié)構(gòu)提高了光生電子-空穴對(duì)的分離，銀的等離子共振效應(yīng)增大了可見(jiàn)光吸收范圍，該材料的脫硝效率達(dá)到83%。閆欣[41]通過(guò)水熱法制備負(fù)載型BiVO4/ASC(改性活化半焦)光催化材料，其比表面積達(dá)到268.4 m2·g-1，ASC產(chǎn)生的摻雜能級(jí)降低了BiVO4的禁帶寬度，該材料在160 ℃時(shí)的脫硝效率達(dá)到81%，但隨著使用時(shí)間的延長(zhǎng)，光催化氧化產(chǎn)生的硝酸腐蝕了含氧表面官能團(tuán)，脫硝效率下降。

1.3.2 Bi2MO6光催化材料

Bi2MO6(M=W，Mo，Cr)作為典型的鉍基半導(dǎo)體材料，因其獨(dú)特的層狀結(jié)構(gòu)、合適的能帶位置以及較高的光催化活性[42]而引起了研究者的極大關(guān)注。元素?fù)诫s能夠提高Bi2MO6的光催化脫硝性能。DING等[42]通過(guò)軟化學(xué)法使鉍自摻雜Bi2MoO6，發(fā)現(xiàn)鉍的自摻雜可以促進(jìn)該材料光生載流子的分離和運(yùn)輸，從而提高其光催化活性。介孔結(jié)構(gòu)可有效提高Bi2MO6的光催化活性，WAN等[43]采用水熱法合成了具有介孔結(jié)構(gòu)的Bi2WO6光催化材料，發(fā)現(xiàn)介孔結(jié)構(gòu)增大了該材料的比表面積，可顯著提高其脫硝效率和使用壽命。構(gòu)筑異質(zhì)結(jié)構(gòu)也是提高Bi2MO6光催化活性的主要方法。胡俊蝶[44]制備了具有二維-二維Z型異質(zhì)結(jié)構(gòu)的BP(以范德華作用力堆疊在一起的有褶皺的磷層)/ Bi2WO6納米復(fù)合材料，發(fā)現(xiàn)Z型異質(zhì)結(jié)構(gòu)有效降低了光生載流子的復(fù)合，質(zhì)量分?jǐn)?shù)12% BP/Bi2WO6復(fù)合材料具有較高的脫硝效率(67%)，且循環(huán)使用6次后依然保持較高的脫硝效率。楊祥龍[45]制備了含氧空位的 Bi3.64Mo0.36O6.55/Bi2MoO6異質(zhì)結(jié)構(gòu)材料，發(fā)現(xiàn)氧空位和異質(zhì)結(jié)構(gòu)雙重改性工藝大大提高了該材料的光催化脫硝效率。

1.3.3 Bi2O2CO3光催化材料

Bi2O2CO3(BOC)作為一種新興半導(dǎo)體材料，因其在光催化方面的優(yōu)良性能而引起了研究者的關(guān)注，但是BOC僅能吸收紫外光，光生電子-空穴易復(fù)合。為了解決這一問(wèn)題，研究者通過(guò)引入氧空位、構(gòu)筑異質(zhì)結(jié)構(gòu)、加入光敏劑等方法來(lái)提高BOC的光催化脫硝效率。YU等[46]采用沉淀法在室溫下合成了氧空位濃度可調(diào)的BOC光催化材料，發(fā)現(xiàn)在引入氧空位后，該材料對(duì)可見(jiàn)光可響應(yīng)，光催化脫硝效率得到提高。通過(guò)構(gòu)筑異質(zhì)結(jié)構(gòu)提高BOC光催化性能方法而制備的材料包括Bi2O2CO3/ MoS2[47]、BOC-BiO2-x-GR納米片[48]等。JIA等[48]研究發(fā)現(xiàn)，BOC-3.5%BiO2-x-GR光催化材料中BOC和BiO2-x之間構(gòu)成Z型異質(zhì)結(jié)構(gòu)，可降低光生載流子的復(fù)合，同時(shí)GR的加入提高了材料的比表面積，其較高的電導(dǎo)率促進(jìn)了電子的遷移，材料的脫硝效率達(dá)到61%。YANG等[49]在Bi2O2CO3中加入Na2S后所生成的非晶態(tài)Bi2S3不僅拓寬了材料的可見(jiàn)光響應(yīng)范圍，而且提高了其光氧化脫硝活性，這種加入Bi2S3光敏劑提高光催化脫硝性能的方法為研究者提供了設(shè)計(jì)新型光催化材料新思路。

2 光選擇性催化還原方法用光催化材料

相比于選擇性非催化還原較高的反應(yīng)溫度(7501 100 ℃)[50]，光選擇性催化還原方法脫除NOx的反應(yīng)溫度較低，在250～450 ℃范圍。以CeO2/GR[51-53]為例對(duì)光選擇性催化還原方法脫除NOx的機(jī)理進(jìn)行描述：第1步，通入的NH3吸附在CeO2的Lewis酸性位點(diǎn)上，其中一個(gè)氫原子與CeO2的晶格氧鍵合；第2步，在可見(jiàn)光照射下，吸附態(tài)NH3中氮原子的一個(gè)電子轉(zhuǎn)移到Ce4+，形成Ce3+，光生空穴被吸附態(tài)NH3占據(jù)，形成NH2*自由基；第3步，NH2*自由基和NO反應(yīng)生成中間態(tài)NH2NO(亞硝胺)；第4步，NH2NO分解為N2和H2O，從Ce3+上脫離；第5步，Ce3+和O2反應(yīng)還原為Ce4+，如此循環(huán)[54]。

鈣鈦礦型光催化材料由于具有較好的光響應(yīng)能力和高量子效率受到研究者的普遍關(guān)注。鈣鈦礦(ABX3，其中A，B為正離子, X為負(fù)離子)的晶體結(jié)構(gòu)由相互連接的BX6八面體組成[54]。雖然在1839年就發(fā)現(xiàn)了鈣鈦礦，但是有關(guān)其光催化脫硝方面的研究在近幾年才剛剛興起。由于鈣鈦礦具有禁帶寬度窄，A，B可替代性靈活等優(yōu)點(diǎn)，而成為降解污染物的新型光催化材料。KANHERE等[55]合成了不同B位的稀土鈣鈦礦，發(fā)現(xiàn)低溫下單一的鈣鈦礦顆粒非常容易聚集而形成很大的顆粒。為了解決上述問(wèn)題，研究者探索了各種固定化半導(dǎo)體的載體。由水合硅酸鹽鎂鋁組成的黏土礦物凹凸棒石(Pal)因具有高比表面積和豐富活性中心，而成為鈣鈦礦的理想載體。LI等[56-60]在構(gòu)建ABO3/凹凸棒土(ATP)復(fù)合光催化材料方面進(jìn)行了深入的研究，通過(guò)溶膠-凝膠方法制備出LaFe1-xMnxO3/ATP、LaCoO3/ATP/rGO、氮摻雜碳量子點(diǎn)(N-CQDs)/PrFeO3/Pal、LaFe1-xNixO3/Pal、Pr1-xCexFeO3/CeO2/Pal、CeVO4/磷酸改性凹凸棒石(P-ATP)光催化材料。

LaCoO3/ATP/rGO光催化材料通過(guò)靜電自組裝方法將鈣鈦礦氧化物與rGO偶聯(lián)，在可見(jiàn)光的照射下，LaCoO3產(chǎn)生的光生電子通過(guò)rGO與ATP的光生空穴復(fù)合，有效降低了LaCoO3光生電子與空穴的復(fù)合率，在室溫下的脫硝效率達(dá)到95%[57]。為了減少鈣鈦礦中載流子的復(fù)合，LI等[56]構(gòu)筑了LaFe1-xMnxO3/LaMnO3Ⅱ型異質(zhì)結(jié)構(gòu)，發(fā)現(xiàn)LaFe0.4Mn0.6O3/ LaMnO3/ATP具有最好的光催化性能，其在80 ℃以上的脫硝效率達(dá)到85%。PrxCexFeO3/CeO2/Pal納米復(fù)合材料具有Z型異質(zhì)結(jié)構(gòu)，減少了光生電子與空穴的復(fù)合率，其在室溫下的脫硝效率達(dá)到92%，同時(shí)在含SO2和H2O的復(fù)雜工業(yè)煙氣中的脫硝效率依然保持在80%以上[60]。采用Pal負(fù)載光催化材料后，材料的比表面積增大，同時(shí)Pal可作為電子傳輸通道降低光生載流子的復(fù)合率，極大地提高了材料的光催化性能。

3 結(jié)束語(yǔ)

目前，提高光催化材料的性能主要通過(guò)以下幾個(gè)方法來(lái)實(shí)現(xiàn)：(1) 增加催化材料比表面積來(lái)增加活性位點(diǎn)；(2) 調(diào)節(jié)價(jià)帶、導(dǎo)帶位置來(lái)提高可見(jiàn)光利用率和有效電荷產(chǎn)生的數(shù)量；(3) 通過(guò)構(gòu)筑異質(zhì)結(jié)構(gòu)、摻雜金屬或非金屬來(lái)降低光生電子和空穴的復(fù)合率。雖然已有光催化脫硝材料類型多樣，但實(shí)際應(yīng)用方面依然有許多問(wèn)題需要解決。光催化材料的脫硝效率除了與晶體結(jié)構(gòu)、形貌、摻雜、異質(zhì)結(jié)構(gòu)有關(guān)外，還取決于反應(yīng)條件，如溫度和煙氣成分等。隨著溫度的升高，光催化脫硝效率提高，但是煙氣中SO2和H2O對(duì)脫硝效率的影響規(guī)律尚不明確。通過(guò)原位光譜技術(shù)闡明光催化反應(yīng)機(jī)理、表面反應(yīng)途徑、電子轉(zhuǎn)移動(dòng)力學(xué)和反應(yīng)中間體，以及各種中間體形成的理論研究，是開(kāi)發(fā)性能較強(qiáng)的新型光催化材料的重要途徑。今后研究的方向主要集中在：如何利用電子結(jié)構(gòu)層次對(duì)光催化材料結(jié)構(gòu)進(jìn)行微調(diào)控，如電子云調(diào)控、電子軌道調(diào)控以及搭接其他化學(xué)鍵的調(diào)控等；深入研究異質(zhì)結(jié)構(gòu)在光催化反應(yīng)中的作用，構(gòu)建多相間異質(zhì)結(jié)構(gòu)，如Z-Ⅱ異質(zhì)結(jié)構(gòu)以提高可見(jiàn)光吸收率和光生載流子數(shù)量；在明確其他污染物對(duì)光催化材料影響機(jī)理的前提下，提高材料耐受性，實(shí)現(xiàn)一種光催化材料同時(shí)降解包括NOx在內(nèi)的多種污染物。