光解水催化劑

1、光解水催化劑方芳材科1401光解水制氫的方法及原理光解水制氫的催化材料提高光催化劑性能的途徑PART1光解水制氫的方法及原理方法及原理光電化學(xué)法均相光助絡(luò)合法半導(dǎo)體光催化法p-typesemiconductorelectrodeCounterelectrode(C)n-typesemiconductorelectrodeCounterelectrodeP-typesemiconductorelectroden-typesemiconductorelectrode光電化學(xué)法通過(guò)光陽(yáng)極吸收太陽(yáng)能將光能轉(zhuǎn)化為電能。光陽(yáng)極通常采用半導(dǎo)體材料，受光激發(fā)產(chǎn)生電子-空穴對(duì)，陽(yáng)極和陰極組成光化學(xué)電池，在電解質(zhì)

2、存在下光陽(yáng)極吸光后在半導(dǎo)體上產(chǎn)生電子，通過(guò)外電路流向陰極，水中的質(zhì)子從陰極上鞋受電子產(chǎn)生氫氣。光解水制氫的催化材料催化材料TiO2良好的化學(xué)穩(wěn)定性，抗磨損性,低成本和無(wú)毒晶粒尺寸大，比表面積小以及低分散性等缺點(diǎn)，僅能吸收占太陽(yáng)光總能3%5%的紫外線聯(lián)毗口定金屬配合物這類催化劑表現(xiàn)出較強(qiáng)的可見(jiàn)光吸收，氧化還原可逆，氧化態(tài)穩(wěn)定性高，是性能優(yōu)越的光敏化染料金屬氧化物、硫化物和氮氧化物廉價(jià)易得，效率高，對(duì)可見(jiàn)光有良好吸收和響應(yīng)無(wú)機(jī)層狀化合物光生物催化反應(yīng)體系提高光催化劑性能的途徑主要問(wèn)題能量轉(zhuǎn)化效率低可見(jiàn)光利用率低易發(fā)生逆反應(yīng)催化劑易發(fā)生光腐蝕提高光催化劑性能的途徑r*外場(chǎng)隅臺(tái))J摻雜過(guò)渡金屬離子，使

3、晶體結(jié)構(gòu)發(fā)生畸變，產(chǎn)生離子缺陷，成為載流子的捕獲阱，延長(zhǎng)其壽命，提高了光生電子-空穴對(duì)的分離效果，同時(shí)，過(guò)渡金屬離子在半導(dǎo)體光催化劑能帶中形成雜質(zhì)能級(jí)，縮小了帶隙寬度，從而增耒響應(yīng)波長(zhǎng)，彳吏箕在可見(jiàn)必區(qū)疫生激変在可見(jiàn)光下，光活性物質(zhì)吸附于光催化劑表面有較大的激發(fā)因子，利用這個(gè)特性，只要活性物質(zhì)激發(fā)態(tài)電勢(shì)比半導(dǎo)體導(dǎo)帶電勢(shì)更負(fù)，就有可能將光生電子輸送到半導(dǎo)體材料的導(dǎo)帶上，從而擴(kuò)大激發(fā)波長(zhǎng)范圍，增加光催化反應(yīng)的效率通過(guò)熱場(chǎng)、電場(chǎng)、微波場(chǎng)、超聲波場(chǎng)等外場(chǎng)與光場(chǎng)的耦合效應(yīng)，可以提高光催化劑的活性。熱場(chǎng)通過(guò)提高反應(yīng)體系溫度增大反應(yīng)速率提高光催化劑性能的途徑k7表面螯合及衍生作用J光照產(chǎn)生的電子和空穴分別定域在貴金屬和半導(dǎo)體光催化劑上并發(fā)生分離，抑制了電子和空穴的再?gòu)?fù)合，從而大大提高了光催化劑的活性和選擇性。復(fù)合具有不同能帶結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體，利用窄帶隙的半導(dǎo)體敏化寬帶隙的半導(dǎo)體，可以提高寬帶隙半導(dǎo)體的催化活性螯合劑與光催化劑表面的部分金屬離子發(fā)生螯合作用或生成衍生物，可以提高界面電子轉(zhuǎn)移的速率，同時(shí)，螯合劑通過(guò)表面共價(jià)結(jié)