做光触媒的材料有哪些？

光触媒材料主要是一些纳米材料，例如二氧化钛、一氧

化锌、三氧化二铁、二氧化锌、硫化锌、二氧化硅等，2000

年以来又陆续发现了一些纳米贵金属（铂等）都具有很好的

光催化功能，但是这些材料中并不是所有的都适合作为家居

净化空气用，这些材料中大多是是金属，很容易发生化学或

者光化学腐蚀，还有一些贵金属的成本太高，因此不太适合

用作家居型净化产品材料。

但是，

在所有的光触媒材料中，

，

还是有非常理想的材料选择的。纳米二氧化钛不仅具有很高

的光催化活性，而且具有耐酸碱腐蚀、耐化学腐蚀、无毒性

等优点，并且价格也相对比较容易让人接受，具有很高的性

价比，因而市场上大部分光触媒空气净化设备都使用纳米二

氧化钛作为主要材料。这是一种半导体材料，大致分为三种

类型：锐钛型、金红石型及板钛型。

二氧化钛这种氧化材料在光触媒空气净化器中应用很广泛，

在室内空气净化中起到很大作用。

皓庭新风光触媒消毒器，由高附着力的纳米级

TiO2

搭配航

空航天铝材和高强度双波段

254

纳米

UV

装置构建，瞬间秒

杀大肠杆菌、

金黄色葡萄球菌、

白色念珠菌等各类有害病菌，

去除率高达

99.99%，有效降解对人体有害的高浓度氮化物

和硫化物。

【载人航天】

网络配图

9月22日18时许，天舟一号货运飞船受控离轨。至此，中国载人航天工程第二步任务全部完成，阔步迈进“空间站时代”。

党的十八大以来，中国载人航天相继取得了神舟十号应用性首飞、长征七号首飞、天宫二号稳定运行、神舟十一号航天员中期驻留、神州十一号与天宫二号对接、天舟一号推进剂顺利补加等一系列成就。一次次“中国高度”的刷新，彰显着国家工程的神圣和荣光。

【蛟龙号探海】

蛟龙号作为我国正在应用的唯一一艘深海载人潜水器，在探索深海中有重要作用。下潜深度是国家深海探索能力的象征，在世界科考作业型载人潜水器中，只有蛟龙号能达到7000米的工作深度。

【单口径射电望远镜】

作为世界最大单口径射电望远镜，FAST的建成将中国天文学研究推向了一个更为深入的世界：它开创了建造巨型望远镜的新模式，具有自主知识产权，被认为能在未来10至20年内保持世界一流地位。它将推动我国天线制造技术、微波电子技术、并联机器人、大跨度结构等高新技术的发展。

【超级计算机】

每秒9.3亿亿次！这是“神威·太湖之光”的浮点运算速度。2017年6月，在德国发布的最新一期全球超级计算机500强榜单中，“神威·太湖之光”凭借这一“超级速度”第三次出现在榜单榜首位置，实现三连冠。

去年11月，基于“神威·太湖之光”，我国科研团队完成的“千万核可扩展大气动力学全隐式模拟”应用项目获得了2016年超级计算机应用领域最高奖——“戈登·贝尔”奖，成为我国高性能计算发展史上的里程碑。

【三代核电技术】

今年8月16日，我国自主研制的三代核电技术、国家大型先进压水堆重大专项CAP1400示范项目1号机组主管道热段A弯管完成，弯曲半径和弯曲角度符合设计要求。CAP1400成功研发，拥有自主知识产权，实现了我国三代核电技术自主化，综合性能达到全球领先水平。

【世界首颗量子科学实验卫星“墨子号”】

2016年8月16日，我国成功发射世界首颗量子科学实验卫星“墨子号”。量子保密通信是目前人类唯一已知的不可窃听、不可破译的无条件安全的通信方式。

近年来，中国科技大学潘建伟教授领衔的量子通信团队在该领域相继取得一系列重大突破，开启了全球化量子通信、空间量子物理学和量子引力实验检验的大门，为我国在国际上抢占了量子科技创新制高点，成为国际同行的标杆，实现了从“并跑”到“领跑”的转变。

【北斗卫星导航系统】

北斗卫星导航系统是全球四大卫星导航系统之一，也使我国成为继美、俄之后世界上第三个拥有自主卫星导航系统的国家。

自2012年北斗卫星导航系统实现区域组网并投入运行以来，北斗系统的性能指标稳中有升，可以为用户提供与美国GPS性能相当的高质量导航定位服务。北斗系统已名声在外，是国际海事组织认可和国际移动通信标准支持的全球卫星导航系统。在2020年形成全球服务能力后，将成为世界一流的全球卫星导航系统。

【国产大飞机C919】

C919首飞成功标志着我国大型客机项目取得重大突破，我国成为世界上少数几个拥有研制大型客机能力的国家。C919是我国首款完全按照国际适航标准和主流市场需求研制的干线飞机，被认为有望在全球民用干线飞机制造领域打破波音和空客垄断的局面。而通过大飞机等多维度战略发展平台，“中国创造”已经在跟全球顶尖创新体系对标。

【无人驾驶】

“这台车安装了‘眼睛’和‘大脑’。‘眼睛’是传感器，在车顶旋转的‘帽子’是64线激光雷达，是传感器的一部分。0.05秒就能扫描周边120米的距离，能360度感知路上物体的远近深浅，比人眼精确多了。”技术人员说，“大脑”是无人驾驶汽车的核心技术，能根据实时感知的环境信息和高精度地图，预测周边车辆与行人的行为和意图，为汽车提供自动驾驶整体解决方案。

【3D打印】

“自从有了3D打印机，自己的一些小物件，比如笔筒、名片盒，对精度要求不是太高的，全部都可以由打印机解决。甚至婚戒盒，也是打印的。”

技术人员介绍说，目前的3D打印机主要分为桌面级和工业级，前者以民用为主，后者偏向工业应用。在工业上，3D打印多以铝合金、钛合金等作为原料，在智能制造、工业设计、航天、医疗、教育等领域应用前景广泛。

【刷脸支付】

把脸凑近，“滴”一声，你就付完钱可以走人了。刷脸支付的实现是基于人工智能的人脸识别技术，目前支付宝的人脸识别准确率已远超肉眼，且能够克服光线、表情、化妆、年龄甚至是整容的技术障碍。其独创的活体检测算法则能判断采集到的人脸信息是否为照片、视频等冒充。

此外，人脸等生物识别信息，不仅能认证身份，结合人工智能分析，还能帮人们进行贷款理财，能精确实现身份认证，在降低网贷审核成本同时，还能提高效率和风控能力。

【智能家居】

随着物联网、大数据、人工智能的蓬勃发展，越来越多的智能家居应用场景已走进人们的生活。新买的大米，扫一下条形码，智能电饭煲就能匹配相应的煮法，多种加热方案让众口不再难调。傍晚一进家门，迎接你的也不再是黑洞洞的屋子，而是开门瞬间便已亮起的灯光、舒适的温度，甚至还有你所钟爱的歌曲。网购语音下单，买东西成了“一句话的事儿”，电视猜你喜欢，娱乐可以“商量着来”。最后，无需布线的墙壁开关让你躲在被窝里就能一键关灯，安心入梦。

光电材料是指用于制造各种光电设备（主要包括各种主、被动光电传感器光信息处理和存储装置及光通信等）的材料，主要包括红外材料、激光材料、光纤材料、非线性光学材料等。

红外探测材料

包括硫化铅、锑化铟、锗掺杂（金、汞）、碲锡铅、碲镉汞、硫酸三甘酞、钽酸锂、锗酸铅、氧化镁等一系列材料，锑化铟和碲镉汞是目前军用红外光电系统采用的主要红外探测材料，特别是碲镉汞（Hg-Cd-Te）材料，是当前较成熟也是各国侧重研究发展的主要红外材料。它可应用于从近红外、中红外、到远红外很宽的波长范围，还具有以光电导、光伏特及光磁电等多种工作方式工作的优点，但该材料也存在化学稳定性差、难于制成大尺寸单晶、大面积均匀性差等缺点，Hg-Cd-Te现已进入薄膜材料研制和应用阶段，为了克服该材料上述的缺点，国际上探索了新的技术途径： （1）用各种薄膜外延技术制备大尺寸晶片，这些技术包括分子束外延（MBE）、液相外延（LPE）和金属有机化合物气相淀积（MOCVD）等。特别是用MOCVD可以制出大面积、组分均匀、表面状态好的Hg-Cd-Te薄膜，用于制备大面积焦平面阵列红外探测器。国外用MOCVD法已制成面积大于5cm2、均匀性良好、Δx=0.2±0.005、工艺重复性好的碲镉汞单晶薄膜，64×64焦平面器件已用于型号系统、512×512已有样品。 （2）寻找高性能新红外材料取代Hg-Cd-Te，主要包括：①Hg-Mn-Te和Hg-Zn-Te，美国和乌克兰等国从80年代中就开展了这方面的研究，研究表明，Hg1-xZnxTe和Hg1-x CdxZnyTe的光学特性和碲镉汞很相似，但较容易获得大尺寸、低缺陷的单晶，化学稳定性也更高。Hg1-xMnxTe是磁性半导体材料，在磁场中的光伏特性与碲镉汞几乎相同，但它克服了Hg-Te弱键引起的问题。②高温超导材料，现处于研究开发阶段，已有开发成功的产品。 ③Ⅲ-V超晶格量子阱化合物材料，可用于8～14μm远红外探测器，如：InAs/GaSb（应变层超晶格）、GaAs/AlGaAs（量子阱结构）等。 ④SiGe材料，由于SiGe材料具有许多独特的物理性质和重要的应用价值，又与Si平面工艺相容，因此引起了微电子及光电子产业的高度重视。SiGe材料通过控制层厚、组分、应变等，可自由调节材料的光电性能，开辟了硅材料人工设计和能带工程的新纪元，形成国际性研究热潮。Si/GeSi异质结构应用于红外探测器有如下优点：截止波长可在3～30μm较大范围内调节，能保证截止波长有利于优化响应和探测器的冷却要求。Si/GeSi材料的缺点在于量子效率很低，目前利用多个SiGe层来解决这一问题。 〔6〕1996年美国国防部国防技术领域计划将开发先进红外焦平面阵列的工作重点确定为：研制在各种情况下应用（包括监视和夜间/不利气象条件下使用的红外焦平面阵列）的红外探测器材料，其中包括以如下三种材料为基础的薄膜和结构：具有芯片上处理能力的GgCdTe单片薄膜、InAs/GaSb超晶格和SiGe（肖特基势垒器件）。这三种材料也正是当前红外探测材料发展和研究的热点。

红外透波材料

主要用作红外探测器和飞行器中的窗口、头罩或整流罩等，它的最新进展和发展方向如下：（1）目前，在中红外波段采用的红外透过材料有锗盐玻璃、人工多晶锗、氟化镁（MgF2）、人工蓝宝石和氮酸铝等，特别是多晶氟化镁，被认为是综合性能比较好的材料。远红外材料是红外透过材料当前研究发展的重点之一，8～14μm长波红外透过材料有：硫化锌（ZnS）、硒化锌（ZnSe）、硫化镧钙（CaLa2S4）、砷化镓（GaAs）、磷化镓（GaP）和锗（Ge）等。ZnS被认为是一种较好的远红外透过材料，在3～12μm范围，厚2mm时，平均透过率大于70%，无吸收峰，采取特殊措施，最大红外透过率达95.8%。国外已采用ZnS作为远红外窗口和头罩材料，象美国的LANTRIRN红外吊舱窗口，Learjel飞机窗口等。美国Norton国际公司先进材料部每年生产上千个ZnS头罩。ZnS多晶体的制备方法主要有两种：热压法与化学气相淀积法（CVD），CVD法制备的材料性能较好。 红外透过材料发展的另一个重要方向是：耐高温红外透过材料的研究。高速飞行器在飞行过程中会对红外窗口和罩材产生高温、高压、强烈的风砂雨水的冲刷和浸蚀，影响红外透过材料的性能，因此需要一系列新型的耐高温、具有综合光学、物理、机械、化学性能的新材料。这些条件下使用的理想材料从室温到1000℃应具有下列特性：在使用波段内具有高透过，低热辐射、散射及双折射，高强度，高导热系数，低热膨胀系数，抗风砂雨水的冲击和浸蚀，耐超声波辐射等。最近研究较多的耐高温红外透过材料有镁铝尖晶石、兰宝石、氧化钇、镧增强氧化钇和铝氧氮化物ALON等。镁铝尖晶石是近年来研究最多的最优秀的红外光学材料之一，它能在高温、高湿、高压、雨水、风砂冲击及太阳暴晒下仍保持其性质，因而是优先选用的耐高温红外透过材料，它可透过200nm到6μm的紫外、可见光及红外光。单晶监宝石也是一种耐高温红外材料，它可透过从远紫外0.17μm到6.5μm的红外光，用新研制的热交换法晶体生长过程可以制造直径达25cm的大尺寸蓝宝石。氧化钇和镧增强氧化钇的透过波长为8μm，在氧化钇中掺入氧化镧，材料强度提高30%，光学特性不变。由于高温下具有很高的硬度，所以它具有很好的抗冲击、抗浸蚀性能。严格的说到目前还没有一种理想的材料能完全满足上述要求。但包括上述材料在内的不少材料具有较理想的综合性质。红外透过材料的第三个发展方向是：红外/毫米波双模材料，这是为适应红外/毫米波双模复合材料制导技术的需要。目前，还没有一种材料能满足红外/毫米波双模材料既要有高的远红外透过率又有小的介电常数和损耗角正切的要求，高性能的红外/毫米波双模材料尚待进一步研究发展。红外材料的应用：包括各种导d的制导、红外预警（包括探测、识别和跟踪、预警卫星、预警飞机、各种侦察机等）、观察瞄准（高能束拦截武器等）。

编辑本段激光材料

目前固体激光器正寻求在可见和近可见光谱范围波长可调，为此而发现的可调谐激光晶体已有30多种，其中，Cr3 离子掺杂新晶体具有较高受激辐射截面和低饱和能量密度，它们的波长范围是：Cr3 :LiCaAlF3为0.72～0.84μm、Cr3 :LiSrAlF6为0.78～1.01μm，特别是Cr:LiSAF，它的饱和能量密度为5J/cm2，在激光调谐范围，荧光寿命、激光效率、热透镜效应等方面具有良好的性能。

编辑本段军事应用

军用光电材料研究的目的是将研究成果应用于新一代高技术光电子装备系统，提高电子进攻和防卫综合电子战的能力。军用光电材料是军用光电子技术的重要基础，对军用光电子装备系统有重要的赋能和倍增作用。以红外材料为基础的光电成像夜视技术能增强坦克、装甲车、飞机、军舰及步兵的夜战能力，为航空、卫星侦察、预警提供重要手段，成像制导技术可大大提高导d的命中率和抗干扰能力。以新型固体激光材料为基础的激光测距、激光致盲武器和火控制系统等使作战能力大大加强。可调谐激光晶体为从可见光到红外波段可调谐激光系统提供工作物质可提高激光雷达、空中传感和水下探测等军用激光系统的领域监视、侦察能力。利用光纤材料、宽带、抗电磁和强核电磁脉冲干扰、保密、体积小、环境适应性强和抗辐照等优点，可实现地面武器系统无人远距离传感阵和有人控制站之间的GB/s级信息传输；舰船指挥可以通过光纤为远距离舰队发送信号，进行指挥；飞机将能发射光纤携绳的机载无人加强飞机或靶机；以往的武器有线制导将被光纤制导所取代；军用运载体的惯性导航系统将被光纤陀螺所取代；战略武器发射的C3I系统也将启用光纤C3I网络等等。总之，军用光纤系统的应用，将远远超越话音和低速率数据通信的范围，而进入传感、海上或空中武器平台及各种高速率传输系统。

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