光電產(chǎn)氫研究進(jìn)展

1、 楊超南京工業(yè)大學(xué)化工學(xué)院碳原子氫原子能源革命（1）光陽極為n型半導(dǎo)體，陰極為金屬（2）光陽極為n型半導(dǎo)體，陰極為p型半導(dǎo)體（3）光陰極為p型半導(dǎo)體，陽極為金屬制氫原理常見的幾種半導(dǎo)體研究進(jìn)展1972年，F(xiàn)ujishima等發(fā)現(xiàn)TiO2單晶光電極可在太陽光下將水分解為H2和O21、新型光催化材料的研發(fā)2、共催化復(fù)合體系的構(gòu)筑3、納米形貌的調(diào)控第一代光催化材料的研究主要圍繞TiO2展開，重點(diǎn)研究光解水反應(yīng)機(jī)理，以及如何拓寬TiO2的應(yīng)用范圍。第二代光催化材料的研發(fā)是通過元素?fù)诫s等改性方法拓寬其光譜響應(yīng)范圍，同時(shí)尋找TiO2的替代材料，如WO3，SrTiO3等。第三代光催化材料的研發(fā)是利用能帶工程

2、調(diào)控半導(dǎo)體導(dǎo)帶與價(jià)帶，將可見光響應(yīng)的光催化反應(yīng)效率提高。1、第一代共催化復(fù)合體系主要研究貴金屬-半導(dǎo)體如將Pt、Au等助催化劑沉積到光催化劑表面，極大加快了H2的生成反應(yīng)。2、第二代技術(shù)主要構(gòu)建半導(dǎo)體-半導(dǎo)體復(fù)合納米結(jié)構(gòu)，不同半導(dǎo)體接觸界面可形成“結(jié)”，在結(jié)的兩側(cè)由于其能帶結(jié)構(gòu)等性質(zhì)的不同，導(dǎo)致形成空間電勢(shì)差。這種電勢(shì)差的存在有利于電子-空穴的分離。光解水制氫反應(yīng)與光催化材料的表面性質(zhì)密切相關(guān)，最近10年來，通過調(diào)控光催化材料表面形貌，制備低維納米結(jié)構(gòu)，提高光解水制氫的效率。研究現(xiàn)狀Keywords:Hole-storge-layer,Charge-transport,Ta3N5 photoa

3、node,Oxygen evolution,Photoelectrodes,Spectroscopy,PhotovoltageIt denoted that the Ni(OH)x/Fh bilayer is served as a more efficient HSL for hole transport and storageThe TiOx layer suppresses the surface electronhole recombinationBest performenceComplex 1:(Co4O4(O2CMe)4(CNpy)4)Complex 2:Cp*Ir(L1)ClC

4、l前景展望1、半導(dǎo)體光催化劑催化活性高，穩(wěn)定性好，但大部分的半導(dǎo)體光催化劑對(duì)可見光的利用率較低。2、貴金屬配合物光催化劑對(duì)可見光具有較好的影響，但催化活性與穩(wěn)定性較差，且成本較高，不利于可持續(xù)發(fā)展。3、非金屬配合物的催化活性和穩(wěn)定性相對(duì)貴金屬配合物催化劑略差，但成本較低和污染少，有利于實(shí)際使用。4、制備高效且成本低的非貴金屬配合物作為光催化劑，或嘗試將金屬配合物與半導(dǎo)體光催化劑相結(jié)合，開發(fā)出新型的高效光催化劑，從而實(shí)現(xiàn)光解水制氫的實(shí)際應(yīng)用。參考文獻(xiàn)1.Yi, Z.; Ye, J.; Kikugawa, N.; Kako, T.; Ouyang, S.; Stuart-Williams, H.;

5、 Yang, H.; Cao, J.; Luo, W.; Li, Z.; Liu, Y.; Withers, R. L. Nature Materials 2010, 9, (7), 559-564.2.Liu, G.; Ye, S.; Yan, P.; Xiong, F.; Fu, P.; Wang, Z.; Chen, Z.; Shi, J.; Li, C. Energy Environ. Sci. 2016, 9, (4), 1327-1334.3.Li, X.; Yu, J.; Low, J.; Fang, Y.; Xiao, J.; Chen, X. J. Mater. Chem. A 2015, 3, (6), 2485-2534.4.Zhang, Z. Energy & Environmental Science 2012,.5.Pan, H. Renewable and Sustainable Energy Reviews 2016, 57,