以太陽能光-化學轉化中最為重要的反應-光催化分解水為核心,從光催化分解水的原理、半導體捕光材料、光生電荷分離策略、雙助催化劑、Z機制分解水體系以及太陽能分解水制氫途徑等方面,介紹了光催化分解水制氫的最新研究進展,并展望了其未來的發(fā)展趨勢。

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【部分圖文】：

圖1半導體上光催化分解水的基本原理

利用半導體光催化劑實現(xiàn)分解水的原理如圖1[2-3]所示。首先，當半導體光催化劑吸收光子能量大于其禁帶寬度的光輻射時，半導體價帶上的電子會受激發(fā)躍遷至導帶（對于有機絡合物光催化劑，則光生電子從最高占填軌道躍遷至最低空軌道），從而在導帶聚集電子，在價帶聚集空穴，即生成光生電子-空穴對....

圖7Au作為固體電荷傳遞體構建Z機制光催化劑體系

Z機制分解水研究中除了利用可溶性氧化還原電對離子作為電荷傳遞體之外，部分導電性好的貴金屬（例如Au、Ag等）也可作為有效的電荷傳遞體。Wang等[28]利用貴金屬Au作為電荷傳遞體，將產(chǎn)氫催化劑SrTiO3:Rh和產(chǎn)氧催化劑BiVO4耦合起來，構建固體Z機制光催化劑體系（圖....

圖9光催化分解水中的雙助催化劑策略示意

對于半導體光催化劑體系，光生電子-空穴對在遷移至表面的過程中，大部分會發(fā)生復合，從而以發(fā)熱或發(fā)光等形式消耗掉，這部分光生電荷不能被有效利用。為了減少光生電子-空穴的復合概率，通常采用在光催化劑表面擔載少量的“助催化劑”以快速捕獲光生電子與空穴使其參與表面催化反應，從而促進載流子的....

圖2半導體光催化劑的元素構成

對于絕大多數(shù)金屬氧化物、金屬硫化物以及金屬氮（氧）化物光催化劑的結構中均含有d0和d10組態(tài)的金屬離子，該類光催化劑包括Ti基化合物、Nb基化合物、Ta基化合物等過渡金屬化合物。這些光催化劑的導帶普遍由金屬的d軌道和sp軌道構成，參與構成晶體結構和能帶結構的非金屬元素主要有O、N....

本文編號：3902042