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文檔簡介

1、光解水催化劑方芳材科1401光解水制氫的方法及原理光解水制氫的催化材料提高光催化劑性能的途徑PART1光解水制氫的方法及原理方法及原理光電化學法均相光助絡合法半導體光催化法p-typesemiconductorelectrodeCounterelectrode(C)n-typesemiconductorelectrodeCounterelectrodeP-typesemiconductorelectroden-typesemiconductorelectrode光電化學法通過光陽極吸收太陽能將光能轉化為電能。光陽極通常采用半導體材料，受光激發產生電子-空穴對，陽極和陰極組成光化學電池，在電解質

2、存在下光陽極吸光后在半導體上產生電子，通過外電路流向陰極，水中的質子從陰極上鞋受電子產生氫氣。光解水制氫的催化材料催化材料TiO2良好的化學穩定性，抗磨損性,低成本和無毒晶粒尺寸大，比表面積小以及低分散性等缺點，僅能吸收占太陽光總能3%5%的紫外線聯毗口定金屬配合物這類催化劑表現出較強的可見光吸收，氧化還原可逆，氧化態穩定性高，是性能優越的光敏化染料金屬氧化物、硫化物和氮氧化物廉價易得，效率高，對可見光有良好吸收和響應無機層狀化合物光生物催化反應體系提高光催化劑性能的途徑主要問題能量轉化效率低可見光利用率低易發生逆反應催化劑易發生光腐蝕提高光催化劑性能的途徑r*外場隅臺)J摻雜過渡金屬離子，使

3、晶體結構發生畸變，產生離子缺陷，成為載流子的捕獲阱，延長其壽命，提高了光生電子-空穴對的分離效果，同時，過渡金屬離子在半導體光催化劑能帶中形成雜質能級，縮小了帶隙寬度，從而增耒響應波長，彳吏箕在可見必區疫生激変在可見光下，光活性物質吸附于光催化劑表面有較大的激發因子，利用這個特性，只要活性物質激發態電勢比半導體導帶電勢更負，就有可能將光生電子輸送到半導體材料的導帶上，從而擴大激發波長范圍，增加光催化反應的效率通過熱場、電場、微波場、超聲波場等外場與光場的耦合效應，可以提高光催化劑的活性。熱場通過提高反應體系溫度增大反應速率提高光催化劑性能的途徑k7表面螯合及衍生作用J光照產生的電子和空穴分別定域在貴金屬和半導體光催化劑上并發生分離，抑制了電子和空穴的再復合，從而大大提高了光催化劑的活性和選擇性。復合具有不同能帶結構的半導體，利用窄帶隙的半導體敏化寬帶隙的半導體，可以提高寬帶隙半導體的催化活性螯合劑與光催化劑表面的部分金屬離子發生螯合作用或生成衍生物，可以提高界面電子轉移的速率，同時，螯合劑通過表面共價結

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