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方芳 材科1401 光解水催化剂 01 目录 02 03 光解水制氢的方法及原理 光解水制氢的催化材料 提高光催化剂性能的途径 PART 1 光解水制氢的方法及原理 光电化学法 均相光助络合法 半导体光催化法 半导体光催化法 方法及原理 光电化学法通过光阳极吸收太阳能将光能转化为电能。光阳极通常采用半导体材料，受光激发产生电子-空穴对，阳极和阴极组成光化学电池，在电解质存在下光阳极吸光后在半导体上产生电子，通过外电路流向阴极，水中的质子从阴极上接受电子产生氢气。 PART 2 光解水制氢的催化材料 良好的化学稳定性，抗磨损性，低成本和无毒 晶粒尺寸大，比表面积小以及低分散性等缺点，仅能吸收占太阳光总能3%~5%的紫外线 这类催化剂表现出较强的可见光吸收，氧化还原可逆，氧化态稳定性高，是性能优越的光敏化染料 廉价易得，效率高，对可见光有良好吸收和响应 TiO2 无机层状化合物 光生物催化反应体系 联吡啶金属配合物 金属氧化物、硫化物和氮氧化物 催化材料 PART 3 提高光催化剂性能的途径 能量转化效率低 催化剂易发生光腐蚀 可见光利用率低 易发生逆反应 主要问题 通过热场、电场、微波场、超声波场等外场与光场的耦合效应，可以提高光催化剂的活性。热场通过提高反应体系温度增大反应速率 在可见光下，光活性物质吸附于光催化剂表面有较大的激发因子，利用这个特性，只要活性物质激发态电势比半导体导带电势更负，就有可能将光生电子输送到半导体材料的导带上，从而扩大激发波长范围，增加光催化反应的效率 掺杂过渡金属离子，使晶体结构发生畸变，产生离子缺陷，成为载流子的捕获阱，延长其寿命，提高了光生电子-空穴对的分离效果，同时，过渡金属离子在半导体光催化剂能带中形成杂质能级，缩小了带隙宽度，从而增大响应波长，使其在可见光区发生激发 途径 离子掺杂 燃料光敏化 提高光催化剂性能的途径 外场耦合 To fully realize the potential of a cloud-based architecture for applications and network functions, the underlying network connectivity Core Info 提高光催化剂性能的途径 途径 光照产生的电子和空穴分别定域在贵金属和半导体光催化剂上并发生分离，抑制了电子和空穴的再复合，从而大大提高了光催化剂的活性和选择性。 金属负载 复合半导体 复合具有不同能带结构的半导体，利用窄带隙的半导体敏化宽带隙的半导体，可以提高宽带隙半导体的催化活性 表面螯合及衍生作用 螯合剂与光催化剂表面的部分金属离子发生螯合作用或生成衍生物，可以提高界面电子转移的速率，同时，螯合剂通过表面共价结合形成光催化体系，使得光催化剂的能带位置发生改变，增强对可见光区域的吸收，提高光催化剂的催化活性 THANKS!