本文選題：太陽能利用 + 光催化　； 參考：《催化學(xué)報(bào)》2017年01期

【摘要】：能源是人類生存和發(fā)展的物質(zhì)基礎(chǔ),太陽能作為最豐富的清潔可再生能源之一,其開發(fā)利用受到了世界范圍內(nèi)的廣泛關(guān)注.通過光催化分解水制氫將太陽能以化學(xué)能的形式儲(chǔ)存起來不僅能利用太陽能制取高燃燒值的氫能,同時(shí)氫能可與CO_2綜合利用結(jié)合起來,在減少碳排放的同時(shí),生成高附加值的化學(xué)品,實(shí)現(xiàn)碳?xì)滟Y源的優(yōu)化利用.光催化分解水制氫在過去的幾年里取得了長(zhǎng)足的進(jìn)步,本綜述從三種研究廣泛的太陽能光催化分解水制氫途徑(即光催化、光電催化以及光伏-光電耦合途徑)入手,分別簡(jiǎn)要介紹了太陽能分解水制氫在近幾年取得的最新研究進(jìn)展.利用納米粒子懸浮體系進(jìn)行光催化分解水制氫成本低廉、易于規(guī)�；糯�,被認(rèn)為是未來應(yīng)用最可行的方式之一,但是太陽能轉(zhuǎn)化利用效率還偏低.最新報(bào)道的SrTiO_3:La,Rh/Au/BiVO_4:Mo光催化劑其太陽能到氫能(STH)轉(zhuǎn)化效率已超過了1.0%,相比之前報(bào)道的大多數(shù)光催化劑體系有了數(shù)量級(jí)的飛躍,讓人們對(duì)太陽能光催化分解水制氫未來的規(guī)模化應(yīng)用看到了希望.高效寬光譜響應(yīng)的光催化劑、高效電荷分離策略、新型高效助催化劑以及氣體分離新方法和新材料等,均是粉末光催化劑體系研究最為關(guān)鍵的問題;光電催化分解水在過去2 3年內(nèi)發(fā)展迅速,在一些典型的光陽極半導(dǎo)體材料(如BiVO_4和Ta_3N_5等)體系上太陽能利用效率超過2.0%以上.最新研究發(fā)現(xiàn),在Ta_3N_5光陽極的研究中,通過在光電極表面合理設(shè)計(jì)和構(gòu)筑空穴傳輸層和電子阻擋層等策略,光電流和電極穩(wěn)定性均可得到大幅度提升,光電流大小甚至可接近Ta3N5材料的理論極限電流.如果能進(jìn)一步在過電位和電極穩(wěn)定性上取得突破,該體系的STH轉(zhuǎn)化效率還會(huì)得到大幅度改進(jìn).此外,光陰極的研究也越來越受到了研究者的關(guān)注;光伏-光電耦合體系在三種途徑里面太陽能制氫效率最高,在多個(gè)體系上已超過10%以上,最近報(bào)道的利用多結(jié)GaInP/GaAs/Ge電池與Ni電催化劑耦合,其太陽能制氫效率可達(dá)到22.4%.雖然該種制氫途徑的效率已超過其工業(yè)化應(yīng)用的要求,但是光伏電池的成本(尤其是多結(jié)GaAs太陽電池)極大限制了其大面積規(guī)模化應(yīng)用,同時(shí)還要考慮電催化劑的成本和效率等,光伏-光電耦合制氫是成本最高的太陽能制氫途徑.需要指出的是,光伏-光電耦合制氫有望在一些特殊的領(lǐng)域最先取得實(shí)際應(yīng)用,如為外太空航天器、遠(yuǎn)洋航海以及孤立海島等傳統(tǒng)能源無法滿足的地方提供能源供給.總之,太陽能分解水制氫研究取得了一系列重要進(jìn)展,太陽能制氫效率得到了大幅度提升,也是目前世界范圍內(nèi)關(guān)注的研究熱點(diǎn)之一,不僅具有強(qiáng)的潛在工業(yè)應(yīng)用背景,更為基礎(chǔ)科學(xué)提供了諸多新的研究課題.這一極具挑戰(zhàn)的研究領(lǐng)域,在先進(jìn)技術(shù)快速發(fā)展和基礎(chǔ)科學(xué)問題認(rèn)識(shí)不斷提高的基礎(chǔ)上,不久的將來,有望在不久的將來在基礎(chǔ)科學(xué)和應(yīng)用研究方面取得重大突破.
[Abstract]:鑳芥簮鏄漢綾葷敓瀛樺拰鍙戝睍鐨勭墿璐ㄥ熀紜，

本文編號(hào)：1868978