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半导体发展要素

半导体发展要素

半导体发展要素范文第1篇

关键词:电子科学技术;半导体材料;特征尺寸;发展;趋势

1 对现阶段我国电子科学技术发展进程向前推进的过程中所使用到的半导体材料进行分析

1.1 元素类半导体材料在我国电子科学技术发展初级阶段得到了较为广泛的应用

作为出现最早并且得到了最为广泛的应用的第一代半导体材料,锗、硅是其中典型性相对来说比较强的元素半导体材料,第一代半导体材料硅因为存储量相对来说比较大、工艺也相对来说比较成熟,成为了现阶段我国所生产出来的半导体设备中得到了最为广泛的应用,锗元素是发现时间最早的一种半导体材料。在我国电子科学技术发展初级阶段因其本身所具有的活泼,容易和半导体设备中所需要使用到的介电材料发生氧化还原反应从而形成GEO,使半导体设备的性能受到一定程度的影响,致使人们在使用半导体设备的过程中出现各个层面相关问题的几率是相对来说比较高的,并且锗这种元素的产量相对于硅元素来说是比较少的,因此在我国电子科学技术发展初级阶段对锗这种半导体材料的研究力度是相对来说比较小的。但是在上个世纪八十年代的时候,锗这种半导体材料在红外光学领域得到了较为广泛的应用,并且发展速度是相对来说比较快的,在此之后,GE这种半导体材料在太阳能电池这个领域中也得到了较为广泛的应用。

1.2 对现阶段我国电子科学技术发展进程向前推进的过程中所使用到大化合物半导体材料进行分析

现阶段我国电子科学技术发展进程向前推进的过程中所使用到的化合物半导体一般情况下是可以分为第III和第V族化合物(例如在那个时期半导体设备中所经常使用到的半导体材料GaAs Gap以及石墨烯等等),第II和第VI族化合物(例如在半导体设备中所经常使用到的硫化镉以及硫化锌等等)、经过了一定程度的氧化反应后的化合物(Mn、Cu等相关元素经过了一定程度的氧化反应后形成的化合物)。在上文中所叙述的一些材料一般情况下都是属于固态晶体半导体材料所包含的范畴之内的,现阶段我国电子科学技术发展进程向前推进的过程中研发出来的有机半导体与玻璃半导体等非晶体状态的材料也逐渐成为了半导体设备中所经常使用到的一种材料。

2 对现阶段我国电子科学技术发展进程向前推进的过程中半导体材料使用阶段发生变化的进行分析

在现阶段我国半导体设备中所经常使用到的半导体材料硅遵循着摩尔定律所提出的要求发展进程不断的向前推进,现阶段我国半导体设备中所使用到的硅的集成度已经逐渐接近了极限范围,现阶段我国所研发出来的晶体管逐步向着10nm甚至7nm的特征尺寸逼近。但是因为硅材料本身在禁带宽度、空穴迁移率等各个方面存在一定程度的问题,难以满足现阶段我国科学技术发展进程向前推进的过程中对半导体材料所提出的要求,在10nm这个节点范围之中,GE/SIGE材料或许是可以代替硅材料成为半导体设备所需要使用到的主要材料的。在2015年的时候,IBM实验室在和桑心以及纽约州立大学纳米理工学院进行一定程度的相互合作之后推出了实际范围内首个7nm原型芯片,这一款芯片中所使用到的材料都是被人们称作黑科技的“锗硅”材料,取代了原本高纯度硅元素在半导体材料中所占据的主导地位。

3 对现阶段新兴半导体材料的发展趋势进行分析

因为在经济发展进程向前推进的背景之下,人们对半导体设备的性能所提出的要求也在不断的提升,人们对半导体设备中所需要使用到的半导体材料在集成度、能耗水平以及成本等各个方面提出的要求到达了新的高度。现阶段,第三代半导体材料已经之间的成为了半导体设备中使用到的主要材料之一,作为在第三代半导体材料中典型性相对来说比较强的材料:GaN、SIC以及zno等各种类型的材料在现阶段发展进程向前推进的速度都是相对来说比较快的。

4 对现阶段碳化硅这种材料的发展和在各个领域中得到的应用进行分析

碳化硅是一种典型性相对来说比较高的在碳基化合物所包含的范围之内的半导体材料,其本身所具有的导热性能相对于其它类型的半导体材料来说稳定性是相对来说比较强的,所以在某些对散热性要求相对来说比较高的领域中得到了较为广泛的应用,现阶段碳化硅这种半导体材料在太阳能电池、发电传输以及卫星通信等各个领域中得到了比较深入的应用,在此之外,碳化硅这种半导体材料在军工行业中所得到的应用也是相对来说比较深入的,在某些国防建设相关工作进行的过程中都使用到的了大量的碳化硅。因为和碳化硅这种材料相关的产业的数量是相对来说比较少的,现阶段我国碳化硅行业发展进程向前推进的速度是相对来说比较缓慢的,但是现阶段我国经济发展进程向前推进的过程中所重视的向着环境保护型的方向转变,碳化硅材料能够满足这一要求,所以我国政府有关部门对碳化硅这一种创新型的半导体材料越发的重视了,随着半导体行业整体发展进程不断的向前推进,在不久的将来我国碳化硅行业的的发展一定会取得相对来说比较显著的成果的。

5 对现阶段我国所研发出来的创新型半导体材料氧化锌的发展趋势进行分析

作为一种创新型的半导体材料,氧化锌在光学材料以及传感器等各个领域中得到了较为广泛的应用,因为这种创新型的半导体材料具有反应速度相对来说比较快、集成度相对来说比较高以及灵敏程度相对来说比较高等一系列的特点,和当前我国传感器行业发展进程向前推进的过程中所遵循的微型化宗旨相适应,因为氧化锌这种创新型的半导体材料的原材料丰富程度是相对来说比较高的、环保性相对来说比较强、价格相对来说比较低,所以氧化锌这种创新型的半导体材料在未来的发展前景是相对来说比较广阔的。

6 结束语

现阶段我国经济发展进程向前推进的速度是相对来说比较稳定的,并且当今我国所处的时代是一个知识经济的时代,人们对半导体设备中所需要使用到的半导体材料提出了更高的要求,针对半导体设备中所需要使用到的半导体材料展开的相关研究工作的力度也得到了一定程度的提升,摩尔定律在现阶段电子科学技术发展进程向前推进的过程中仍然是适用的,随着人们针对半导体材料展开的研究相关工作得到了一定的成果,使用创新型半导体材料的半导体设备的性能得到了大幅度的提升,相信在不久的将来,半导体材料市场的变化是相对来说比较大的。

参考文献

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[4]张绍辉,张金梅.主要半导体材料的发展现状与趋势[J].科技致富向导,2013,12:72.

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[6]王占国.半导体材料的发展现状与趋势(摘要)[J].新材料产业,

半导体发展要素范文第2篇

当大数据、人工智能等项目落地时,背后的数据必然会产生重大作用,那些存储设备主要构成元素就是半导体。半导体成为未来新技术发展的基础。

据Gartner预测,2017年全球半导体营收总计将达到3860亿美元,较2016年增长12.3%。从2016下半年起开始出现有利的市场状况,尤其是在标准型存储器(Commodity Memory)方面。这些有利条件使2017、2018年的市场前景更为乐观。不过存储器市场变化无常,加上DRAM与NAND Flash产能增加,预计市场将在2019年进入修正期。

Gartner研究总监乔恩・艾仁森(Jon Erensen)表示:“虽然DRAM与NAND Flash价格双双上涨,让整体半导体市场前景更为乐观,但这也对智能手机、PC与服务器系统厂商的获利带来压力。零组件缺货、原物料价格上涨,加上厂商可能必须提高平均售价(ASP)来应对成本的提高,2017、2018年市场都将因此产生动荡。”

有稻荼砻鳎从2016年中以来,PC用DRAM价格已上涨一倍。原来只要12.50美元的4GB模组,现在已涨到将近25美元,NAND Flash的平均售价也从2016年下半年到今年第一季度保持持续上涨态势。Gartner预计DRAM与NAND的价格将在2017年第二季度达到顶峰,不过整体价格回落可能要一直持续到今年年底,主要原因是随着智能手机等主要应用的容量需求增加,厂商会开始抢货。

乔恩・艾仁森指出:“2017年随着存储器厂商的毛利提升,厂商也开始布局新产能扩增计划。我们预计中国将因此展开一系列行动,发展存储器产业。”

当然,半导体的应用不仅仅在存储器领域,它还在很多领域被广泛应用。大家比较熟悉的可能有手机、PC、汽车等。由于旗舰级智能手机、显卡、游戏主机与汽车应用的单位生产量估计值已经调升,2017年半导体市场前景更加被看好。此外,大量使用DRAM与NAND Flash的PC、Ultramobile、服务器与固态硬盘等电子设备,也将带动半导体收入估计值的增加。

半导体发展要素范文第3篇

【关键词】职业教育;人文素质;半工半读

近些年来,我国的中等职业教育在党和国家的高度重视和正确指导下,得到了空前的发展。如国务院和教育部不仅提出了“半工半读”的办学模式,提出职业教育就是就业教育的观念,为职业教育的发展提供了方向和指导;而且下大力气多方资助中等职业学校学生,极大地推动了中等职业学校的发展。但是,从我国中等职业教育发展的状况分析,又不免产生一些担忧。这种担忧主要来源于人们对政策的误读和对中等职业教育本质的误解。

一、重视人文素质教育是党和国家一贯的政策

当下,我国中等职业教育存在一种“企业培训化”的倾向,即过分注重技能的训练,强调技能的掌握,将培养目标定位于“胜任某种岗位要求”,把职业教育的就业教育理解为技能教育,走上了“技术至上”的误区。尤其是教育部提出“半工半读”的人才培养模式和职业教育要以就业为导向的指导思想后,这种倾向由于对政策的误读可能愈演愈烈。

其实,在党中央和国务院政策中,始终没有偏技术教育而忽视人文教育,相反,重视人文素质教育是党和国家长期的政策。全面推进素质教育是我国教育的法定指导原则,它要求受教育者不仅学会做事,而且学会做人,不仅要知识广博、技术专长,而且还要情趣高雅。素质教育所要求的四个方面都涉及到人文素质,特别是作为根本的思想道德素质和作为基础的文化素质,其重点就是人文素质。江泽民曾在第三次全国教育工作会议上指出:“文化素质教育很重要,应当好好抓,理科的学生要加强人文方面的知识”。所以,人文素质教育一直伴随着素质教育倍受党和国家的关注。

二、人文素质教育是中等职业教育人才培养的内在要求

由于人们把中等职业教育本质误解为“工具性教育”,仅从掌握和运用工具的角度来看待职业教育的功能,并由此在传授知识和传播文化的过程中只重视传递工具而忽视文化教养。这种工具性意识与现代的教育本质是不相符的,教育的本质是改造人,使人成为人,而不是工具,而不是人的异化过程。香港科技大学校长吴家玮曾说:21世纪的人才应该是“在自己的专业领域内迈向国际前沿;对别人的专业有着较为广泛的理解;在文化素质方面,对文艺、思想、体育等要有广泛的参与”。因此有人提出,21世纪需要的是更具人文素质和文化底蕴的“技术人文主义者”,这才是当代职业教育的价值取向。[1]所以,“半工半读”仅是人才培养模式的变化,人才的内在要求仍然是不变的。

三、人文素质教育的内涵

要对学生进行人文素质教育就必须抓住其最核心的因素,并且在实践中一以贯之,才能确实收到成效。这核心就是人文素质的本质。虽然对人文素质人们有不同的理解角度,但是我还是认同对人文素质教育的内涵这样的理解:人文素质教育是对一切社会成员的“人化”教育,旨在培养“人之所以为人”的内在品质和对这些品质的高度自觉,即重视人的内涵的提升和内化的过程。人文素质没有性别、年龄、职业和学历之分,是全体社会成员最基本、最普遍的教育,是一切教育活动中最基础的部分,贯穿于人的教育的全过程。[2]这样的人文素质内涵很好地体现教育的本质,也能很好地映证我国当前的教育方针政策。所以从更深层次理解,人文素质教育的目的不仅在于提高学生的人文素质,塑造完美人格,培养创新精神和创业能力等,而在于促进学生的全面发展和综合素质提高,这正是现代教育的终极目的,也是职业教育人才培养的诉求。

正是人文素质教育的本质是“人之所以为人”的教育,因此,人文教育必须要让受教育者产生强烈的主体意识,克服工具意识;要培养受教育者独立的批判精神;培养高度的历史使命和责任感;增强适应社会的心理能力。

四、“半工半读”形势下中等职业学校人文素质教育的措施

通过相关的论述,我们认识到人文素质教育是职业教育不可或缺的,甚至比一般的高校更为重要,但是我们也应该认识到缺少技术的教育称不上是真正的职业教育。所以如何处理两者的关系,开展好人文素质教育才是关键。

从党和国家有关政策的精神以及人文素质教育的本质内涵出发,我认为可以从以下几方面着手:

(一)端正办学思想,全面深刻领会“半工半读”精神实质

教育部提出在中等职业学校开展“半工半读”试点工作,逐步建立“校企合作”的办学模式,并且作为以后职业教育发展的根本方向。在中等职业教育过程中必须坚持这个根本的方向不能动摇,关键是如何理解“半工半读”“校企合作”的实质。首先,我们要认识到教育部提出“半工半读”制度仍然是在党中央和国务院大的方针政策的框架内的具体措施,不可能违背国家对教育的基本方针。所以“半工半读”仍然要坚持素质教育的原则。其次,“半工半读”制度的提出是理论联系实际的必然结果。对于职业教育来说,理论和实际相结合是其本质的要求,但是并没有重技能,轻理论的倾向。所以我们要端正办学思想,转变思想观念,真正把人文教育开展起来并在学生的培养中发挥实实在在的作用。

(二)课堂上用好灌输法,加强思想政治素质教育

思想政治素质是素质的根本,直接关系到正确的世界观、价值观和人生观的形成,所以是人文素质教育的核心。正如人文素质教育的内涵揭示的那样,人文教育是全体的最基本、最普遍的教育。当前国内外形势发展极为复杂,多元化思想意识相互碰撞,对青少年价值观的影响不断加剧。尤其是对涉世不深、批判思维能力不强、辨别是非能力较弱的中职生来说,加强正面的思想政治宣传和教育显得格外重要。

由于客观上中职生的某些权利性特点,和长期存在错误的观念,使中等职业学校的思想政治教育举步维艰,并且矛头指向教育教学方法的陈旧。在此,我大胆提出,不是方法的陈旧,而是陈旧的方法没能彻底贯彻。当前我国出现的道德失范现象,表明我们基本的道德规范讲的不够,没有深入人心。所以,在思想政治素质教育中,强行灌输是必不可少的。尤其是在“半工半读”制度下,课堂教学时间缩短,因此要要提高课堂效率,把核心的价值观灌输到学生的头脑中。

(三)营造人文环境,使学生时时处处受熏陶

灌输法主要是让学生铭记核心的价值观,坚定正确的方向。但是其他人文素质的形成是个长期的过程,需要学生的自我修炼,学校的任务就是提供充满人文气息的修炼场所,让学生在无意识中得到熏陶。由于中等职业学校办学历史一般不长,自然的人文精神沉淀不厚,所以学校可以有意识的创建一些涵养德性、开阔胸襟、启发智慧、提高情趣、健康身心的环境。

在“半工半读”制度下,学生在企业或工厂的时间较长,所以不能忽视企业的人文环境对学生的影响。对于历史较长的企业,可以通过历代领导的创业史来教育学生,让学生感受前人创业的艰辛以及他们坚定的意志和不屈不挠的精神;对应新企业,可以让学生感受员工的团结合作、员工的敬业精神等。

(四)在专业技能学习和实训中不断渗透人文精神教育

正如前面所述,学生在到企业实习或实训过程中,企业指导人员可以以企业的优秀人物的精神感染学生,可以向学生讲述某技术的发展史,从而使学生得到人文教育。

人文素质教育不仅是文化课老师的责任,在中等职业学校,专业课老师一般要大大超过文化课老师,而专业老师与学生相处较多,所以我们不能把专业老师排除在人文教育之外。并且中职生文化基础课一般较差,更喜欢专业课,所以我们要充分调动专业老师,在专业课程教学中渗透人文素质教育的精神显得尤为重要。

在专业课程教学中,将人文精神与专业有机融合,这样可以使专业更加丰满,显得生动和充满人性,激发学生对科学和技术的兴趣。因此,老师在课堂上要有意识地引导学生领略科学里所蕴涵的美。如杨振宁教授,在讲物理理论时,简直就是把科学和艺术浑为一体,在学术讲座中经常能欣赏到他以艺术家的风格处理科学问题的特色。教师在讲授时,要鼓励学生多思善问,勇于质疑,大胆发表意见,如此以来,学生自然就会感受并学到坚持真理、修正错误、实事求是的科学精神,以及谦虚谨慎、和而不同、相互尊重的人文精神。

总之,中等职业学校的人文素质教育应该结合教育的一般规律,充分考虑到学生的群体差异,并且结合专业特点不断探索新的教育途径。 【参考文献】

半导体发展要素范文第4篇

关键词:半导体产业;封测设备;现状

半导体产业发展程度和我国技术发展水平有比较的关系,国际半导体封测设备暨材料协会公布的一组数据显示,从2006年北美半导体厂订单量同比去年有所下降。由此可以看出,半导体产业的发展在国家之间的竞争是非常激烈的,通过客户端信息显示,PC芯片会在此基础和是哪个继续调整,无线通讯水平有较大差异性[1],无线通讯同比下滑,有线通讯同比上升,消费型半导体同比持平。半导体最好的发展时期已经过去,未来半导体的封测设备产业的发展更具有挑战性。

1 半导体和半导体封测概述

1.1 半导体

半导体是科技产品中一种比较重要的器件,指的是导电性介于良导电体绝缘体之间,借助于半导体材料特殊电特性来完成特定功能的电子器件。半导体元器件在很多电器和电子产品中扮演者比较重要的角色,并且涉及到的范围比较广,比如,通讯,汽车电子和消费型电子等,不同半导体之间的组合构成了较为完善的电子信息设备,它也是设备构成的基础原件,半导体技术发展好坏和一个国家技术水平的发展速度有较大的关系,这具有较高的标志性。

1.2 半导体封测

综合看来,半导体封测包含了两个方面:封装与测试。具体说来,封装指通过对晶圆进行测试和加工得到一种较为独立的芯片的过程。从该方面具备来分析显示,半导体封装有不同功能,比如,芯片不受一定范围内环境影响,功率分配和增强导热性能等。测试主要是对封装产品进行功能的一个完善测试,主要目的就是保证其产品功能正常发挥和使用,保证其自身的完整性,测试包含了交流特性,逻辑功能和直流特性等的测试[2-4]。

当前发展中,半导体封装形式有很多种,结合材料的不同分为陶瓷封装,金属封装、陶瓷封装和塑料封装等;根据外形的不同分为引脚插入式,表面封装式等。表面封装式有着较高的封装技术,比较常见的有BGA、MCP和WLP等。封测过程的难易程度和流程的难易程度成正比关系,一般情况下封测的主要过程有:首先是晶圆通过第一道工艺,在对其进行划片工序,将大块晶圆切割成不同小块晶圆,再讲切割后的不同小晶片有胶水进行贴粘,主要贴装部位有与之相应的载板,还可以贴装到引线框架上,再采用比较细的金属导线,金属导线一般情况下为铜和金更好,导电性树脂把晶片通过接合焊盘与载板相连,一次构成必要的电路,这种是设计者所设计的电路,它是根据设计的思维所设计的;再将每个晶片进行封装保存,保存一般情况下采用塑料外壳,对晶片进行塑料封装之后,再对其进行固化、切筋与成型等工艺。对晶片封装后在进行测试环节,测试只对成品进行性能完善的测试,测试主要包括入捡、性能测试以及包装等多个环节,最后将测试完后的成品入库,等待销售。

2 半导体封测子产业现状分析

我国半导体封测设备现状由目前形势来看不容客观,还需要在原有的基础进行技术上的更大优化和改进,为了能够对我国半导体封测设备产品现状进行清晰的阐述,下面举例说明。由Gartner统计数据看来,2013年全世界半导体产值为250.8亿美元,同比去年增长2个百分点,去年同比上升了2个百分点,形成这一因素的主要原因是在全球半导体市场的比利中设计业在其中有明显的增长趋势,此外,IDM对封测业的资金投入远远低于之前年份的资金投入,具体数据见表1[5]。表1中的数据呈现出了全球公司封测营收三强之间的因素对比。结合此我们可得出:(1)半导体封测业有比较高的集中度,只2013年3强公司半导体总产值占全部产值的40%,前10强占总产值的65%,有数据显示,最近连续三年都有逐年上升趋势;(2)从公司分布来看,半导体产量最为密集地区集中在亚洲地区,美国公司是唯一一个入选公司,其中的主要工厂在韩国,菲律宾和中国台湾。由此可以看出,全球中亚洲数量比较多,并且中国台湾数量最多,多达五家,总产值占全球产值的37%,增速相对比较低,在2.5%,净利润却是全球最高,只2012年平均利润达到10.5%。美国的一家入选公司总产值占3强的10%,占全球总产值的7%,其增长速度和利润率没有较大浮动,和一些国家相比较一般。我国内地有一家公司入选,在3强中占5.1%,在全球总产值中占3.5%,增长速度保持在15%,利润率在0.2%。

3 半导体业者未来方向

全球对半导体事业的发展较为关注,它直接影响着未来科技的发展方向,半导体设计师和分析师提出,首先半导体供应商需要把自己传统的运行模式通过不同手段进行合理改变,商业模式也要跟得上社会的发展需要。通过全方位的改变来适应未来产业较大的变革,未来半导体设备和材料的运行和处理将会完全商品化,半导体核心内容将会成为人们生产时的知识产权,将制造转向设计。

未来会进入?准300mm晶圆时代,甚至?准450mm晶圆,半导体厂商在其中的运行难度将会更大,各大厂商也将面临更大的挑战,因为可以进行大量资金投入的厂商比较少,并且由于其他原因限制也相对较多,在此基础上对半导体设计成本和设计风险也会逐渐增高。英特尔对半导体厂家宣布了?准450mm晶圆厂的兴建时间,该晶圆厂的兴建别列入到产品规划中,?准450mm晶圆厂投资比较大,虽然如此,半导体业不能对这一情况采取回避的态势,?准450mm时代终会到来。但是2006年国际提出了观点,?准450mm晶圆时代不会到来。专业人士认为,半导体设备对?准300mm的导入需要应掉大量的时间,投资成本更高,成本收回需要更长的时间来完成,另外,?准300mm产能没有满足满载,没有必要对更大尺寸进行更新。?准300mm和?准200mm两者晶片面积有比较大的差异,前者是后者的2.15倍,随着?准300mm设备各项指标都得到有效的改善,这就大大提高了全球晶圆市场的预期份额。

4 结束语

半导体产业在全世界范围内进行转移,在封测业的转移过程中,首先转移的国家是一些发展中国家,地域转移形成的最大的利益就是成本。发展中国家,特别是我国,在提高半导体技术和产业的同时,封测业也需要在此基础上进行发展,并且具有较大的发展优势,于此同时封测业需要优先发展,等待封测业得到一定的发展成果之后在进行半导体的设计和发展,这是我国半导体未来的最具发展之路。

参考文献

[1]本刊编辑部.全球半导体设备产业现状与趋势[J].电子工业专用设备,2006,10:1-4.

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半导体发展要素范文第5篇

论文关键词:UV-TiO2,印染废水,光催化氧化,影响因素

印染废水的成分与加工不同纤维所用染料助剂、机器设备及操作方法的不同,而有所差异。各类不同纤维(纤维素纤维、蛋白质纤维、合成纤维 )所用染料及助剂造成污染的成分如下:直接染料所用助剂为:Na2CO3、 NaCl、 Na2SO4、表面活性剂;活性染料所用助剂为NaOH、Na2CO3、Na2SO4、NaCl、表面活性剂;还原染料所用助剂为:NaOH、 Na2SO4、 Na2Cr2O2、H2O2、NaBO3、CH3COOH、表面活性剂;硫化染料所用助剂为:Na2S、 Na2CO3、NaCl、H2O2,冰染料所用助剂为:NaOH、NaNO2、HC1、皂洗剂等表面活性剂;颜料所用助剂为:浆料、粘合剂、树脂等。酸性染料所用助剂为:CH3COOH、CH3COONa、Na2SO4、CH3COONH4、(NH4)3PO4、(NH4 )2SO4、表面活性剂;阳离子染料染腈纶所用助剂为:有机酸、表面活性剂。分散染料所用助剂为导染剂、CH3CH2OH、 CH3COONa、表面活性剂;酸性染料染尼龙所用助剂为:Na2SO4、有机酸、单宁酸、酒石酸、表面活性剂;阳离子染料染腈纶所用助剂为:有机酸、表面活性剂。除此以外还包括印花上的大量废弃物。由此可见印染废水的成分的确是非常复杂且难以处理的[1]。

2、光催化氧化原理[2-4]

光化学氧化法是近多年来发展迅速的一种高级氧化技术,它的反应条件温和“氧化能力强”适用范围广,利用该法处理难降解毒性有机污染已成为国内外研究的热点。目前,人们已对半导体多相光催化进行了广泛的应用研究,包括高效催化剂的制备和新型反应装置的设计、光催化在环境保护、卫生保健、金属催化剂制备和贵金属回收、物质合成制备等几个主要方面的应用情况,并取得了丰硕成果。半导体多相光催化反应的基本原理是半导体粒子具有能带结构,一般由填满电子的低能价带(valence band,VB)和空的高能导带(conduction band,CB)构成,价带与导带之间称为禁带。当用能量等于或大于禁带宽度(也称为带隙,Eg)的光照射半导体时,低能价带上的电子被激发跃迁至导带,在价带上产生相应的空穴(h+),它们在电场作用下分离。光生电子(e-)被迁移到粒子的表面,能还原半导体颗粒表面吸附的具有氧化性的金属离子,形成金属单质。光生空穴(h+)有很强的得电子能力,具有强氧化性,可以夺取半导体颗粒表面吸附的具有还原性的物质中的电子,使这些物质被氧化。通过这种作用,半导体本身因为得到电子而被还原,可以继续被光激发。从理论上讲,只要半导体吸收的光能不小于半导体的带隙能Eg,就足以被激发产生电子和空穴,该半导体就有可能用作光催化剂。反应如下:

TiO2+hv→hvb++evb-

O2+TiO2(e-)→TiO2+·O2-

·O2+2H2O+TiO2(e-)→TiO2+H2O2+2OH-

H2O2+TiO2(e-)→TiO2+·OH+OH-

今后的工作中,还要努力寻求高活性和高选择性的催化剂,加强采用自然光源和连续处理的研究,摸索最佳操作条件(包括体系温度、酸碱度、添加剂用量与配比、光照强度等),逐步向生产和生活实际靠拢,为半导体多相光催化在生产和生活中的实际应用奠定可靠基础。

3、UV-TiO2降解难降解有机物的影响因素

3.1光强

光催化氧化于光照下n型半导体中电子的激发跃迁,就像光电效应一样,只有当入射光子的能量大于或等于所用光催化剂的禁带宽度才能激发光催化反应。TiO2的禁带宽度约为3.2 eV,要激发TiO2价带电子跃迁所需入射光的最大波长为387 nm,研究中所用波长一般为紫外光波段300~400 nm,所用光源包括高压汞灯、中压汞灯、低压汞灯、黑光灯、紫外线杀菌灯等。应用太阳光作为光源的研究也取得了一定的进展,试验发现有相当多的有机物可以通过太阳光实现降解。

3.2 温度的影响

一般来说,液相中光催化反应对温度的微小变化不十分敏感。当反应温度增幅为20~60℃时,而反应速率一般只稍微增加。光催化反应是自由基反应,自由基的活化能很小,受温度影响的其他步骤如吸附、解吸、表面迁移和重排都不是决定光反应速率的关键步骤。因此,温度对光反应速率影响很小。

3.3pH的影响

溶液pH值的变化不仅可以影响到半导体光催化剂的光催化活性,而且还能影响半导体表面电荷的属性。光催化氧化反应的较高速率,在低pH和高pH值时都可能出现,pH值的变化对不同反应物降解的影响不同。pH值可影响半导体的能带位置,表面性质。当pH值较低时,半导体表面为正电荷,反之则为负电荷。表面电荷影响吸附性能,从而影响光催化反应的速率。但pH值变化很大时,光催化降解速率变化不大,光催化反应普遍特征是反应速率受pH值影响很小。

3.4·OH自由基清除剂的影响

·OH自由基清除剂如CO32-、HCO3-等的存在必然会消弱被降解物的去除效果。

参考文献

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