太阳能光催化分解水研究进展

发布时间：2024-02-18 06:12

　　以太阳能光-化学转化中最为重要的反应-光催化分解水为核心,从光催化分解水的原理、半导体捕光材料、光生电荷分离策略、双助催化剂、Z机制分解水体系以及太阳能分解水制氢途径等方面,介绍了光催化分解水制氢的最新研究进展,并展望了其未来的发展趋势。

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【部分图文】：

图1半导体上光催化分解水的基本原理

利用半导体光催化剂实现分解水的原理如图1[2-3]所示。首先，当半导体光催化剂吸收光子能量大于其禁带宽度的光辐射时，半导体价带上的电子会受激发跃迁至导带（对于有机络合物光催化剂，则光生电子从最高占填轨道跃迁至最低空轨道），从而在导带聚集电子，在价带聚集空穴，即生成光生电子-空穴对....

图7Au作为固体电荷传递体构建Z机制光催化剂体系

Z机制分解水研究中除了利用可溶性氧化还原电对离子作为电荷传递体之外，部分导电性好的贵金属（例如Au、Ag等）也可作为有效的电荷传递体。Wang等[28]利用贵金属Au作为电荷传递体，将产氢催化剂SrTiO3:Rh和产氧催化剂BiVO4耦合起来，构建固体Z机制光催化剂体系（图....

图9光催化分解水中的双助催化剂策略示意

对于半导体光催化剂体系，光生电子-空穴对在迁移至表面的过程中，大部分会发生复合，从而以发热或发光等形式消耗掉，这部分光生电荷不能被有效利用。为了减少光生电子-空穴的复合概率，通常采用在光催化剂表面担载少量的“助催化剂”以快速捕获光生电子与空穴使其参与表面催化反应，从而促进载流子的....

图2半导体光催化剂的元素构成

对于绝大多数金属氧化物、金属硫化物以及金属氮（氧）化物光催化剂的结构中均含有d0和d10组态的金属离子，该类光催化剂包括Ti基化合物、Nb基化合物、Ta基化合物等过渡金属化合物。这些光催化剂的导带普遍由金属的d轨道和sp轨道构成，参与构成晶体结构和能带结构的非金属元素主要有O、N....

本文编号：3902042