宽光谱响应材料可见光分解水的探索研究

来源 :第十四届全国太阳能光化学与光催化学术会议 | 被引量 : 0次 | 上传用户:zifeng_ok
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  光催化分解水制氢是解决能源与环境危机的理想途径之一,其中具有宽光谱可见光的吸收和利用是实现太阳能高效转化的基础[1].助催化剂负载是促进光催化分解水性能的重要策略之一,它不仅能加速光生电子空穴的分离,而且能降低水分解反应的活化能和过电位,进而加速水分解的转化动力学[2]本摘要将围绕几种具有宽光谱响应的可见光材料展开,重点讨论单一助催化剂或双功能助催化剂对其光催化分解水放氢、放氧性能的影响,并试图加深催化剂结构与性能之间的“构效关系” 认识.研究结果表明,金属离子Ag.+或Mg2+修饰可明显改进硫氧化物Sm2Ti2S2O5的结构,进而提高其光催化分解水放氢、放氧半反应活性,发现双功能助催化剂比单一助催化剂修饰具有更好光催化分解水性能促进作用[3].以LaTiO2N和Ta3N5为研究对象,发现氧化钴助催化剂的负载方法以及光催化剂与氧化钴之间的界面属性对水氧化性能有明显影响,其中通过氨气流保护下高温氮化负载的氧化钴助催化剂具有最佳的促进电荷分离以及水氧化性能效果;光催化剂与助催化剂界面的亲疏水性将影响氧化钴的分散和结构,进而影响光生电荷分离效率以及水氧化性能.通过对制备和反应条件优化,我们合成的CoOx/LaTiO2N催化剂取得了420 nm可见光分解水放氧27%的量子效率[4];合成的CoOx/MgO-Ta3N5催化剂在较长波长可见光500-600 nm照射下取得11.3%的放氧量子效率,高出目前文献最高值的两倍.以BiVO4为研究对象,通过还原(Pt)和氧化(CoOx)双功能助催化剂的担载研究发现,双催化剂的负载位置对水氧化性能具有显著影响,其中将还原、氧化助催化剂分解担载在还原、氧化位具有最好的放氧性能促进作用[5,6].此外,我们还将介绍几种具有宽光谱响应的可见光新材料,其显示了良好的分解水潜力.
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