以太陽能光-化學(xué)轉(zhuǎn)化中最為重要的反應(yīng)-光催化分解水為核心,從光催化分解水的原理、半導(dǎo)體捕光材料、光生電荷分離策略、雙助催化劑、Z機制分解水體系以及太陽能分解水制氫途徑等方面,介紹了光催化分解水制氫的最新研究進展,并展望了其未來的發(fā)展趨勢。

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【部分圖文】：

圖1半導(dǎo)體上光催化分解水的基本原理

利用半導(dǎo)體光催化劑實現(xiàn)分解水的原理如圖1[2-3]所示。首先，當(dāng)半導(dǎo)體光催化劑吸收光子能量大于其禁帶寬度的光輻射時，半導(dǎo)體價帶上的電子會受激發(fā)躍遷至導(dǎo)帶（對于有機絡(luò)合物光催化劑，則光生電子從最高占填軌道躍遷至最低空軌道），從而在導(dǎo)帶聚集電子，在價帶聚集空穴，即生成光生電子-空穴對....

圖7Au作為固體電荷傳遞體構(gòu)建Z機制光催化劑體系

Z機制分解水研究中除了利用可溶性氧化還原電對離子作為電荷傳遞體之外，部分導(dǎo)電性好的貴金屬（例如Au、Ag等）也可作為有效的電荷傳遞體。Wang等[28]利用貴金屬Au作為電荷傳遞體，將產(chǎn)氫催化劑SrTiO3:Rh和產(chǎn)氧催化劑BiVO4耦合起來，構(gòu)建固體Z機制光催化劑體系（圖....

圖9光催化分解水中的雙助催化劑策略示意

對于半導(dǎo)體光催化劑體系，光生電子-空穴對在遷移至表面的過程中，大部分會發(fā)生復(fù)合，從而以發(fā)熱或發(fā)光等形式消耗掉，這部分光生電荷不能被有效利用。為了減少光生電子-空穴的復(fù)合概率，通常采用在光催化劑表面擔(dān)載少量的“助催化劑”以快速捕獲光生電子與空穴使其參與表面催化反應(yīng)，從而促進載流子的....

圖2半導(dǎo)體光催化劑的元素構(gòu)成

對于絕大多數(shù)金屬氧化物、金屬硫化物以及金屬氮（氧）化物光催化劑的結(jié)構(gòu)中均含有d0和d10組態(tài)的金屬離子，該類光催化劑包括Ti基化合物、Nb基化合物、Ta基化合物等過渡金屬化合物。這些光催化劑的導(dǎo)帶普遍由金屬的d軌道和sp軌道構(gòu)成，參與構(gòu)成晶體結(jié)構(gòu)和能帶結(jié)構(gòu)的非金屬元素主要有O、N....

本文編號：3902042