近期关于光催化水解制氢气研究报告综述.docx

1、近期关于光催化水解制氢气研究报告综述以二氧化钛为基质的催化剂的研究综述温邻君杨晓奕北京航空航天大学，北京， 100191)摘要：本文系统地介绍了关于光致水解制氢气的催化剂的近期研 究进展。从以下几个提高催化活性的方向：贵金属负载、离子掺 混、染色光敏化处理、复合半导体及化学牺牲剂等，结合最新的研 究成果，总结各种改善高催化活性思路的科研进展，系统地比较各 个方法的特点，提出自己的看法。并展望该领域未来的发展。关键词：TiO2、光催化水解制氢、催化剂改性技术、电子 -空穴、牺牲剂、量子效率Abstract : This paper reports the recent developments

2、in photocatalytic water-splitting for hydrogen production. Basing on the following methods to improve the catalytic activity: noble metal loading, ion dop ing, dye sen sitizatio n, composite semic on ductors an dchemical additives. Combines with the recent research results to summarize the developme

3、 nts in those methods.Systematically comparesthecharacteristics of the various methods and gives my own opinions. At last, look forward to the future in this area.Key words: TiO2, photocatalytic water-splitti ng for hydroge n producti on ,photocatalyst modificati on tech niq ues, electro n -role, sa

4、crificial reage nts, qua ntum efficie ncy1972年Fujishima和Honda发现在TiO?电极上光催化分解水的 现象，这标志着光能催化利用的研究进入了一个新的阶段。 基本原理为：二氧化钛在受到能量相当于或高于它的禁带宽度 3.2eV)的光 等人的实验12表明，染色物质、PT、TiO?之间存在一个最佳的量的组合，因为在他们的实验中， Pt或者染色质的负载量超过一定值时，制氢效率不会进一步的增强。应通过更 多的研究来确定各组分投加量与催化活性的关系。Tianyou Peng(2008,对常见的Pt/TiO?进行了染色处理，染色物质为Ru2(bpy4L1

5、 - PF6。随后进行的光催化实验，以500氙灯 波长 大于420nm)作为光源，溶液中添加甲醇作为牺牲剂，取得了 874.3 卩mol/g.h的产氢效率。13其结果相比于正常的Pt/TiO2的催化效率提 高了 20-30倍左右。染色光敏化通常在其他改性方法的基础上进行，可以使催化剂 的活性得到飞跃式的增强。2.化学牺牲剂法的研究进展根据化学动力学的原理，同水的电荷分离相比，光致电子 -空穴对的再复合过程极易实现，因此在纯水中使用 TiO2来实现水解制氢是很困难的。有些研究着眼于通过在反应溶液中添加成分来来降低 电子、空穴的简单再复合，提高催化效率，这些成分在反应中是不 停的消耗的，故称为牺牲

6、剂。有机化合物 碳氢化合物）被广泛的用作光催化水解之氢气反应 的牺牲剂，因为它们比较容易被价带空穴氧化，作用等同于额外提 供了电子做为电子媒介 或空穴腐蚀媒介）。牺牲剂和光生价带 空穴发生的不可逆反应，可以促进电荷的分离得到更多的光致电子 -空穴对，从而得到更高的催化效率。缺点也是很明显的，即必须持 续的添加电子提供物来维持制氢反应。牺牲剂可以作为实验条件的一种，一般实验条件包括：牺牲 剂、pH、温度、压力、光照等。而以牺牲剂的使用最为重要，因其 最为容易实验、效果理想，且在实际应用方面有优势。近期，几乎 所有的研究中都有牺牲剂的考虑，现用最多的为甲醇，浓度在一定 范围越高效果越好，但均未超过

7、1： 1水和酒精的体积比）的上限； 有些研究采用EDTA、蔗糖、甘油等作为牺牲剂，另有个别的采用 NazS、NalO3等无机牺牲剂，但因其他实验条件差别较大无法做具体 的比较。Anna Galiska（2005对几种催化剂进行了较系统的比较14，认为牺牲剂的使用与催化剂种类有关，但大体来说还是有机牺牲剂比无机牺牲剂理想。从牺牲剂本身来看，其提供电子的能力 或与空穴结合的能力）决定了其催化活性，因有机物种类繁多，无法做出那种 物质是最好的牺牲剂的结论。但目前看来，甲醇因其廉价易得，且 适用性强，仍是牺牲剂中最好的选择，但其使用量的因素还需进一 步的研究。3.研究方法近年来，先进的研究方法，均从微

8、观的角度如晶型、衍射角度、表面比等方面考虑最好的改善催化剂结构的途径，先找出可行 的实施方法，再进行催化剂的制备；制得催化剂后，使用 UV-vis吸收光谱分析），TEM透射电镜），XRDvX光衍射法）等仪器， 观察微观结构，进行初步的分析验证；然后，进行可见光 238 ,372Ashokkumar M. An overview on semic on ductor particulate systems for photoproduction of hydroge n. I nt,J Hydrogen Energy 23(6 (1998 42 38.3Me ng Ni, Michael K.H

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