提高光催化剂光解水制氢效率的方法概述.pdfVIP

学兔兔 第44卷 第5期 化 工 技 术 与 开 发 V01．44 No．5 2015年5月 TechnologyDevelopment of Chemical Industry Mav．2015 提高光催化剂光解水制氢效率的方法概述 胡建强 (温州大学化学与材料工程学院，浙江 温州325000) 摘 要：光解水制氢有望解决能源危机与环境问题，成为开发新能源的研究热点之一。目前将光催化制氢技术 实用化仍然面临许多难题，其中最主要问题是光解水制氢效率很低，达不到工业化生产的要求。因此，提高光解水 制氢效率很有必要。本文简单概述了提高光催化剂光解水制氢效率的方法。 关键词：光催化剂；光解水制氢效率；方法 中图分类号：TQ 1 16．2 9 文献标识码：A 文章编号：1670-9905(2015)05—0043—03 随着社会工业化进程脚步逐渐加快，各国对能 催化剂能在光催化剂表面上为光解水产氢提供活性 源的需求以及能源使用所带来环境问题的日益严 位点；三是促进光生电子与空穴分离，从而提高光催 峻。半导体光解水制氢能够有效开发利用太阳能， 化制氢活性。贵金属作为助催化剂已有广泛报道， 从而缓解能源危机及保护环境等，引起了广大学者 如Pt_l_、Ru[ 、A gI 等。 的研究兴趣。目前将光催化制氢技术实用化仍然面 1．2负载金属氧化物或金属复合氧化物 临许多难题：1)光化学稳定的半导体(如TiO )的 NiO『4】CoO、RuO2【5 等金属氧化物价格低廉，能 、 能隙太宽f以≤2．0eV为宜)，只吸收紫外光，光量 够显著提高光水解产氢效率，因此，它也总是被用 子产率低(约4％)，最高不超过10％。具有与太阳 来作光催化剂的助催化剂。例如，由于氧化镍的费 光谱较为匹配能隙的半导体材料(如CdS等)存在 米能级低于金属镍，半导体表面形成氧化镍／镍 光腐蚀及有毒等问题，而P一型InP、GalnP：等虽具 型双层结构能够促进光生电子与空穴的分离，产 有理想的能隙，且一定程度上能抗光腐蚀，但其能级 氢在氧化镍表面进行，而未沉积的半导体表面的 与水的氧化还原能级不匹配。2)电子一空穴的复 空穴将水氧化生成氧气，从而提高半导体光催化 合与其分别参与水的还原和氧化反应是一对竞争反 制氢效率[6-8]o 应，导致光生电子与空穴对寿命短。3)由于存在电 多种以上金属共存的氧化物，称之为金属复合 子和空穴的复合和逆反应，在没有牺牲剂的情况下 氧化物，负载其也可以提高光催化剂的制氢效率。 半导体光催化效率通常不高。为了解决上述难题， Maeda等 采用光沉积法制备了核壳结构的Rh／ 提高光催化剂的光解水制氢效率，对光催化材料的 Cr O，，以此为助催化剂，通过催