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1911年的发现：德国科学家如何揭开光催化的神秘面纱？
在化学的舞台上，光催化技术自20世纪初逐渐浮现出其神秘的面纱。这项技术依赖于光照促进反应的催化剂，在激发状态中与反应伙伴持续互动，形成反应中间产物，同时在每一次互动周期后自我再生。光催化在环境保护、能源制造等多个领域具备潜在的应用价值，从而引起了科学界的广泛关注。
1911年，德国化学家亚历山大·艾本纳首次将光催化的概念融入到他对氧化锌(ZnO)照明的研究中，为后续探索铺平了道路。
这项技术的早期研究可以追溯至1911年至1938年间，艾本纳的研究成果激发了其他科学家的探索。例如，布伦纳和科扎克发表的论文探讨了在尿铀盐照射下草酸的降解现象。而1913年，朗道介绍了光催化现象的相关理论。而后的1921年，巴利和其同事使用铁氢氧化物作为催化剂，在可见光下生成甲醛，进一步推进了光催化研究的发展。
随着时间的推移，光催化技术的研究并没有随着二战而中断，1964年，菲利莫诺夫开始探索从ZnO和TiO2中获得的异丙醇的光氧化，标志着这一领域的再度复苏。 1972年，藤岛昭与本田健一的发现让光催化迎来了破晓：TiO2电极经紫外光辐照可产生氢气，这一过程表明了清洁氢气生产的潜力。
这一技术的发展事实上是分为三个主要类型：异质光催化、均质光催化和等离子体天线催化。异质光催化的材料大多为过渡金属氧化物和半导体，这些材料具有特殊的电子结构，能够有效地将能量转换为化学能。反之，均质光催化则指反应物和催化剂存在于同一相中，通常利用过渡金属复合物进行处理。
「透过有效的光催化，我们能够达到汽车尾气净化和清洁能源的目标，为地球环境的可持续发展作出贡献。」
在近几十年中，光催化技术进一步扩展其应用范围。自2023年以来，Pure-Light Technologies Inc.再度将光催化的盈利潜力提出，并推出了多项可商业化的专利，旨在促进挥发性有机化合物的减量及防止细菌感染的解决方案。这标志着光催化不仅是科研阶段，更逐步迈向商业应用的实例。
光催化的应用前景
在众多的应用中，光催化自中国的自洁玻璃、氧化物的水分解到空气和水的净化等领域中均取得了良好的表现。例如，二氧化钛由于其优异的耐腐蚀性和化学稳定性，在光催化应用中广受青睐。该材料不仅用于自洁表面，还应用于水分解技术，分离出氢气和氧气等清洁能源。
然而，光催化仍面临若干挑战，例如许多光催化剂仅在紫外线下进行反应，限制了其利用范围与效率。为此，科学家们不断探索多光谱光催化剂的开发，以提升其整体性能。高熵光催化剂的诞生正是这一努力的具体体现，它在氢气生产、二氧化碳转化等方面展现出巨大的潜力。
未来展望
伴随着人类对能源与环境需求的日益增加，光催化技术的发展有着广阔的前景。随着新材料的出现以及催化剂操作条件的优化，光催化的商业化潜力将持续增强。类似的，若能在提升催化剂的光、热稳定性以及提高反应速率方面取得进展，将是迈向更广泛实用化的重要一步。如何让光催化技术在可持续发展的道路上扮演更核心的角色，成为科学界需要持续探索的课题?
