氮化碳光催化分解水的研究进展

近年来,以氮化碳为代表的不含金属组分光催化材料逐渐成为国际光催化研究的热点之一.本文从氮化碳材料光催化分解水的构-效关系出发,围绕共聚合氮化碳、结晶相氮化碳和氮化碳光电催化等3个方面,综述提升氮化碳光吸收能力、增强电荷迁移与分离效率等性质的手段,并探讨将氮化碳材料与光电催化体系耦合的方法.最终,对氮化碳材料在光催化分解水的研究现状与发展趋势进行分析与总结.     

化合物半导体Cu2ZnSnS4太阳电池与人工光合作用制氢

太阳能作为一种取之不尽、用之不竭的清洁能源,将成为未来新能源的重要组成部分.目前人们除了利用太阳能光伏发电以外,还有利用仿生光合作用将太阳能转化为化学能、利用半导体光电极分解水制氢等方式.而在半导体材料中,低成本环保型的化合物半导体光伏材料(如Cu₂ZnSnS₄等)具有优良的光伏发电性能,同时也非常适合作为太阳光分解水制氢的材料.文章综述了近年来在Cu₂ZnSnS₄光伏电池及其太阳光分解水制氢领域的研究进展.     

Fe2O3半导体中光生电荷分离和传输研究进展

 利用自然界丰富的太阳能光电催化分解水制氢是解决能源问题的理想方法之一,也是光催化领域最具挑战性的课题之一。Fe₂O₃半导体由于其禁带宽度窄,具有优异的可见光吸收性能,而且对环境友好、来源丰富、价格低廉,有望成为未来光催化领域的重要材料。但Fe₂O₃半导体中光生电子-空穴的复合速率很快,导致其光化学能转化效率很低。综述了近年Fe₂O₃半导体中光生电荷分离和传输的研究进展,从杂原子掺杂、半导体复合、Fe₂O₃半导体微观形貌控制3个方面分析了影响Fe₂O₃半导体光催化剂光电转化效率的因素,提出有效抑制光生电子-空穴的复合是提高Fe₂O₃半导体光电催化分解水活性的关键。论述了Fe₂O₃半导体光催化剂的构成原理、设计思想、目前效果以及存在问题,展望了Fe₂O₃半导体光催化剂研究的发展趋势。     

染料敏化太阳能电池纳晶TiO2多孔薄膜研究进展

染料敏化太阳能电池(DSSC)是一种非常有前途的清洁太阳能光电转化装置.其中,光阳极是DSC的工作电极,起着吸附染料分子、接收和传输电子的作用.阳极的微结构(孔径、孔隙率、粗糙因子)和组成对于提高电池的光电催化、转化效率具有决定作用.主要综述了染料敏化太阳能电池中TiO2光阳极的制备、改性方法以及添加剂对纳晶TiO2多...     

不同形貌的TiO2光催化制氢性能研究进展

氢是最清洁、最有前途的能量载体,可以通过光催化直接分解水来制备.TiO2由于活性高、稳定性好、无毒害等优点被广泛用于光催化分解水制氢.影响TiO2光催化活性的因素有TiO2的晶型、晶面、晶粒大小和形貌等,其中形貌对TiO2光催化活性的影响最大.调控形貌对TiO2的晶粒尺寸、晶面比例、比表面积、光的吸收、光生载流子的分离...     

电场协助对Ag/TiO2光催化降解效率的影响

在三维立体光电催化反应器中,以Ag／TiO2为光催化剂,网状钛板为电极,对苯酚和甲基橙进行光／电／贵金属协同催化降解,研究电场协助对Ag／TiO2光催化降解效率的影响。考察了阳极偏压大小、电解质种类、pH值对Ag／TiO2光电催化反应的影响;采用紫外-可见全反射光谱（ERS）、紫外-可见漫反射光谱（DRS）和傅利叶变换红外光谱（FFIR）,对Ag／TiO2光催化剂的能阈结构、光谱特征、表面结构等进行表征。结果表明,外加适宜的阳极偏压（苯酚10V和20V,甲基橙10V和大于25V）可显著提高Ag／TiO2光催化降解效率;电解质NaCl的加入可提高Ag／TiO2光电催化反应速率;适宜的光电催化反应酸度值为pH7．0（未加电场时为pH5．5）。     

2008年教育部留学回国人员科研启动基金项目介绍复合半导体材料光催化分解水制备氢

利用可再生能源制备氢能源对整个国民经济的发展具有重要的意义.水的理论分解电位为1.23V.但是由于存在电极过电位,实际最佳的分解电位为1.5V.在这种条件下,高达31%的太阳能可以被转化为氢能.     

嵌入TiO2微球中的CoO八面体有效增强可见光下光催化全分解水性能研究

光催化全解水制氢是一种绿色、环保、清洁的可再生能源转换技术.为此,开发高效稳定的光催化剂一直是该领域的重要课题.通过简单的水热途径将CoO八面体涂覆在TiO2微球表面上制备了CoO/TiO2异质结光催化剂.在可见光照射下,制备的CoO/TiO2异质结在不添加任何牺牲剂或助催化剂情况下,直接光催化分解水产生H2和O2的物质的量比约为2:1.当CoO/TiO2异质结中CoO含量为3％时,光催化活性最高,H2和O2的析出速率分别为0.095μmol/h和0.045μmol/h.研究表明,CoO/TiO2异质结上光催化整体水分解活性的增强归因于CoO的引入,其不仅可以扩大TiO2的光吸收范围,还可以抑制光生电子和空穴的复合.     

ITO/TiO2/PTh/N719复合电极的光电化学研究

以PTh和N719敏化TiO2得到了ITO/TiO2、ITO/TiO2/PTh、ITO/TiO2/PTh/N719太阳能电池光阳极,表征了各电极的光谱特性和光电性能。DRS分析表明,TiO2/PTh的吸收限在605nm处,带隙能为2.05eV。ITO/TiO2/PTh/N719复合电极的光电转换效率为6.2%。复合敏化电极中PTh与TiO2之间形成的p-n异质结能够减少光生电子-空穴的反向复合,提高光电转换效率。     

复合半导体材料光催化分解水制备氢

利用可再生能源制备氢能源对整个国民经济的发展具有重要的意义。水的理论分解电位为1．23V。但是由于存在电极过电位，实际最佳的分解电位为1．5V。这种条件下，高达31％的太阳能可以被转化为氢能。在理想条件下，半导体导带应该高于氢的析出电势，导带中的电子能够将水中的氢还原为氢气；而价带应该低于氧的析出电势，     

基于可再生能源的分布式多目标供能系统(二)

提出了两种以氢为能量载体的基于可再生能源的多目标分布式供能系统的新构思，分别利用太阳光直接分解水制氢及太阳能高温集热（或高温燃料电池排气余热）分解生物质和水制氢，并与高温燃料电池，微型燃气轮机以及后续的供热，制冷，调湿等子系统共同构成高效，无污染的可以供氢，供电，供热，供轴功的多联产综合供能系统，简要分析了可再生能源高效低成本制氢的有关理论与技术，报道了本室光催化分解水制氢与超临界水生物催化气化制氢研究的最新进展。     

用于电催化水分解的三维阵列材料（英文）

氢能源被认为是最有可能替代化石燃料的清洁能源之一.探索适用于水分解产氢的催化剂已经成为电解水领域的重要课题.由于纳米粉体材料导电性不好,且在催化过程中容易堆积,所以将纳米活性物质和导电基底结合起来,构建具有开放多孔结构的三维(3D)阵列电极已经成为电催化领域的研究热点.本文首先总结了3D阵列电极在电催化水分解中的优势,然后介绍了提高材料催化性能的几种策略,最后对用于水分解的阵列催化材料进行了分类和总结,希望能为新的电催化材料的设计和制备提供参考.     

电喷法合成TiO2纳米纤维与微米球及其光催化制氢性能

采用电喷法合成了TiO2纳米纤维与微米球.通过X射线粉末衍射、扫描电镜、紫外可见漫反射光谱和比表面积与孔径分析,对TiO2纳米纤维与微米球进行了结构表征.详细研究了影响TiO2纳米纤维与微米球成型的各种因素.结果表明,电喷所用的聚合物溶液的黏度是TiO2纳米纤维与微米球成型的关键因素.光催化分解水制氢测试表明,与TiO2纳米颗粒相比,TiO2纳米纤维与微米球的光催化分解水产氢活性分别提高了80%和60%.     

阳极氧化温度对TiO_2纳米管双室光电特性与产氢性能的影响

使用阳极氧化法,在含氟乙二醇电解液体系中制备出高度有序的TiO2纳米管阵列,并将其运用于双室光电解池中,在无任何外加电压条件下制备氢气.通过光催化制氢及光电化学性能测试,系统性地研究了不同氧化温度对TiO2纳米管产氢速率,光电流密度与光电转化率的影响.实验结果表明,TiO2纳米管的光电催化性能受氧化温度影响,并随氧化温度的降低而升高.40℃下制备的TiO2纳米管产氢速率为0.8 m L/（cm^2·h）,当温度降低至15℃时,TiO2样品产氢速率升高至2.3 m L/（cm^2·h）,单位面积产氢量增加1.87倍.     

太阳能材料发展新动向：夹层和多层复合材料

太阳能材料发展新动向──夹层和多层复合材料当前无论是哪一种利用方式（光一电转换、光热转换或光一化学转换），太阳能的利用效率和总量都不太理想，这和太阳能材料本身的转换效率及其价格有关。如光一热转换材料，通常存在散热和热反射损失，效率很低。光一电转换材料...     

酸度对偏钛酸水热法合成纳米TiO2的影响

考察了酸度对偏钛酸作前驱体水热合成TiO2纳米粒子的影响,结果表明,该法合成的TiO2纳米粒子为锐钛矿型,增加酸度有利于提高合成的TiO2纳米粒子的粒径并获得较高的光电转换效率.     

刊中刊

新的分解水催化剂 利用太阳光照射，将重新排列的化学键的水变成氢气和氧气，在光合作用下形成一种可行的方式来储存太阳能作为燃料。这样一种能源的获得将取决于新的催化剂，可以促使这种燃料的形成反应更加经济且富有效率。     

基于复合电子传输层聚合物太阳能电池性能研究

为解决电子和空穴传输不平衡以及载流子复合对有机太阳能电池转换效率的限制问题, 提出采用聚芴材 料 PFO(poly(9,9-dioctylfluorenyl-2,7-diyl))对有机太阳能电池电子传输层 TiO 2 进行界面修饰以提高电荷传输, 进而提高太阳能电池能量转换效率。 通过表面形貌分析和功函数测量表明, PFO 界面层的引入不仅填补了 TiO 2 界面缺陷, 同时 PFO 可作为有效的电荷传输中心, 通过提高器件电子转移能力, 进而提高有机太阳能电 池器件短路电流和填充因子, 使有机电池能量转换效率从 5. 17%提升到 6. 96%。     

醇分子作为牺牲剂对Pt/TiO2光催化水解产氢效率的影响

鉴于太阳光催化分解水获取氢能源反应中,产氢效率受到牺牲剂组成和结构的影响,以Pt/TiO_2为模型催化剂,125 W高压汞灯为光源,在常压环境下,比较不同一元醇(甲醇、乙醇、正丙醇、正丁醇)和多元醇(乙二醇、丙三醇、丁四醇、聚乙二醇)的反应性能.实验结果发现,乙二醇作为牺牲剂时产氢效率最高,可达到17.62 mmol·(g·h)-1.研究还发现,反应不仅生成了H2和CO_2,还生成了CO、CH_4、C_2H_6、C_2H_4等产物.基于产物分布,进一步对醇分子作为牺牲剂时,光解水的产氢机理进行了探讨.     

基于TiO2异质结在光电化学传感领域的应用

TiO2是一种常见的n型半导体材料,将TiO2与其他材料复合构成异质结能够拓宽TiO2光响应范围,减小光生空穴与光生电子重新结合的几率,提高整个体系的光电转换效率。主要对异质结作用于光催化的基本原理以及基于TiO2异质结在光电化学传感领域的应用做了相关综述。