光催化全＂分解水制H2与牺牲体系产H2的关系.PDF

第27卷 第4期 影 像 科 学 与 光 化 学 Vo1．27 No．4 2009年 7月 ma~ingScienceandPhotochemisti lulv，2oO9 光催化 “全分解水制H2与牺牲 体系产 H2的关系 金振声 (1．河南大学特种功能材料重点实验室，河南 开封 475004 2．中国科学院兰州化学物理研究所，甘肃 兰州 730000) 摘 要：多相光催化 “全”分解水制 的研究已走过约40年路程 ，至今未获得 真正的突破．目前国内、外发表的许多可见光催化牺牲体系放 H，的文章，虽然 它在氢离子还原机理方面有一定的参考意义，但它不能解决光催化 “全”分解水 制 H，问题 ．本文提醒我国光催化界 ：勿把可见光牺牲体系产 H 研究的结果，-3 成我们在分解水制H2方面取得的进展 ．应认真总结过去失败的经验教训，兼顾 热力学和动力学两方面的要求，制订出正确的 “全”分解水制H 催化剂的研究 策略． 关 键 词：光催化；“全”分解水制H2；牺牲剂 ；氢离子还原 文章编号：1674—0475(2009)04—0314—07 中图分类号：O64 文献标识码：A 利用太阳能光催化 全“”分解水制H2是一个有重要战略意义的课题，它在解决清洁 能源和环境污染治理方面具有诱人的前景．目前国内、外进行的可见光催化分解水制 H2 的研究，很大部分仍属于光催化牺牲体系放H2的研究[，，虽然它在氢离子还原机理研 究方面有一定的参考意义，但它不是真正意义上的光催化 全“”分解水制H2． 1 光催化过程 放H2牺牲~f1](sacrificialreagent)的功能是除去转移到表面的光生h ，以利于光生e一 对 H 还原反应的进行，因此牺牲剂又称为空穴清扫剂(holescavenger)。牺牲剂的氧化与 H 还原放H2二者之问存在着密不可分的关系． 光催化过程的动力学特征是：光生电荷 e一一h 是成对生成的(见图1)，分离转移到 收稿 日期：2008—12—24；修回日期：2009—04—21． 作者简介：金振卢，Email：zhenshengjin@henu．edu．cn． 314 第4期 金振声：光催化 “全”分解水制 与牺牲体系产 H2的关系 315 表面后，分别进行还原与氧化反应。当还原与氧化反应速度不同时，达到稳态的速度决定 hv D — } Photocatalyst powder 图 1 光催化过程 恿图 Schematicdiagram forphotocatalyticprocess 于慢者，其中若有一个为0，另一个最终亦必为0，这是因为光催化过程必须服从电中性 原理，即达到稳态时，e ，h 消耗的速度必须相等 。【J： rred(～d[e]／dt])=r。(一d[ ]／dt) rred=k1le儿A j r。=k2l 儿DaJ rd=还原速度 ，roX=氧化速度，s=表面，az吸附 但与催化反