太阳能光催化分解水研究进展

 以太阳能光-化学转化中最为重要的反应-光催化分解水为核心，从光催化分解水的原理、半导体捕光材料、光生电荷分离策略、双助催化剂、Z机制分解水体系以及太阳能分解水制氢途径等方面，介绍了光催化分解水制氢的最新研究进展，并展望了其未来的发展趋势。     

太阳能光催化分解水研究进展

 以太阳能光-化学转化中最为重要的反应-光催化分解水为核心，从光催化分解水的原理、半导体捕光材料、光生电荷分离策略、双助催化剂、Z机制分解水体系以及太阳能分解水制氢途径等方面，介绍了光催化分解水制氢的最新研究进展，并展望了其未来的发展趋势。     

无机层状化合物及其柱撑产物光解水制氢

利用新型光催化剂实现太阳能分解水制氢是获得氢能的一种方便而廉价的方法，其关键是高效催化剂的获得．介绍了利用光催化技术催化分解水制氢的反应机理，综述了近年来有关层状钛酸盐、铌酸盐、钙钛矿型无机层状化合物及其柱撑产物在光解水制氢方面的研究进展，重点介绍了这些光催化材料的结构和光催化特性，并讨论了柱撑提高光催化活性的原理．     

人类终极能源梦——太阳光分解水制氢研究进展

 利用太阳光分解水制备氢气,从太阳照射能量中直接获得大功率的动力能源,被认为是人类能源的终极梦想.本文介绍了太阳光催化分解水制氢的原理,阐述了光解水对光催化材料的热力学和动力学要求.重点从新型光催化材料研发、共催化复合体系构筑、纳米形貌调控、器件化设计等4个方面综述了近年来国内外光解水制氢关键材料和技术的研究进展.结合实际应用,对制氢体系中牺牲剂应用、模拟自然光合作用、光解海水、光催化剂稳定性等方面的研究进行了分析.展望了未来太阳光催化分解水制氢技术的发展方向.     

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。     

分子水氧化催化剂及其光电催化分解水研究进展

 总结了近年来基于不同第一过渡系列金属的分子水氧化催化剂，包括贵金属分子水氧化催化剂和非金属分子水氧化催化剂；以及常用的氧化物半导体电极材料，例如α-Fe₂O₃、WO₃和BiVO₄等。概述了目前分子水氧化催化剂在电极表面的负载方式，包括物理吸附方式、共价键结合方式、分子催化剂修饰吸附基团方式、静电作用和π-π堆积作用等。提出构建高效稳定的光致水分解分子器件需要解决的问题，从而实现利用太阳能大规模裂解水制备清洁能源的设想。     

分子水氧化催化剂及其光电催化分解水研究进展

 总结了近年来基于不同第一过渡系列金属的分子水氧化催化剂，包括贵金属分子水氧化催化剂和非金属分子水氧化催化剂；以及常用的氧化物半导体电极材料，例如α-Fe₂O₃、WO₃和BiVO₄等。概述了目前分子水氧化催化剂在电极表面的负载方式，包括物理吸附方式、共价键结合方式、分子催化剂修饰吸附基团方式、静电作用和π-π堆积作用等。提出构建高效稳定的光致水分解分子器件需要解决的问题，从而实现利用太阳能大规模裂解水制备清洁能源的设想。     

垂直磁场作用下水平微电极表面气泡生长特性实验研究

为探究不同电磁场产生的微观磁对流对水平微电极表面单个气泡生长行为的影响,建立恒定电流的电解水制氢实验系统.应用高速摄像可视化技术对电极表面气泡生长过程进行观察,结合OpenCV-Python自定义程序对气泡生长行为特征参数进行提取和分析.研究结果表明:在气泡生长周期内,气泡直径逐渐增大,气泡生长速率先增大后减小,外加磁...     

基于金属诱导结晶生长多晶Ge薄膜的成核机理与动力学特征

研究低温下利用金属Al对非晶Ge薄膜进行层交换结晶生长多晶Ge薄膜的动力学过程。实验观察到Ge原子从非晶Ge层穿过中间很薄的GeO_x界面层后,大量地迁移到金属Al层的表面,并对多晶Ge薄膜中Ge成核区域的面密度进行了测量,对GeO_x界面层进行偏置电压处理以控制Ge成核区域的面密度。根据实验观察的各种结果并运用JMAK的相迁移理论解释了Ge成核区域的二维生长过程以及成核机理。应用Ge成核区域的动力学方程得到Ge岛的成核率随时间呈指数衰减的变化趋势。随着生长时间的增加,Ge成核区域从恒定生长速率的线性生长方式转变为表面扩散限制生长方式。这两种生长机制的转折点取决于Ge岛成核的位置密度和退火温度。掌握低温下层交换结晶的生长动力学理论对生长大颗粒的多晶Ge薄膜是非常重要的。     

乙醛光催化降解的动力学研究

利用气相色谱分析技术，在自制的间歇式循环反应系统中对乙醛的气-固相光催化降解动力学行为进行了实验研究．结果表明：当乙醛初始浓度较高时，如果催化剂表面辐射强度较低，则反应过程处于光子传递控制过程，反应速率与光强成正比，若催化剂表面辐射强度较高，则反应过程符合Langmuir-Hinshelwood动力学方程；当乙醛初始浓度较低时，随着紫外光辐射强度从低到高变化，光催化反应均为一级反应过程，反应速率常数随着光强的增加而增大，但当光强大于11．6W／m^2时，光催化反应过程处于表面作用控制过程，光强的提高对反应速率不再有促进作用．     

液-液界面上气泡生长行为

以硫酸水溶液-锌汞齐(汞电极)体系,实验研究了液-液界面上化学反应形成气体产物时气泡的生长规律。发现,界面上气泡生长行为随着反应过程的进行相应发生变化,反应刚开始瞬间,气泡主要在液-液界面上成核,以后主要在液-液-固三相交界处成核,气泡的整个生长过程经历了成核、长大、滑移、聚并以及脱离界面逸出等步骤。气泡脱离界面前,其生长半径与反应时间的三分之一次方呈线性关系。     

二次水热法制备的TiO_2光催化分解水制氢性能研究

以钛酸四正丁酯(TBOT)、盐酸、硫酸等试剂为原料,通过水热法在不同酸性和温度条件下分别制备锐钛矿(anatase)相和金红石(rutile)相的Ti O_2纳米粉体,并分别对不同相型的Ti O_2进行二次水热处理.二次水热的条件与一次水热的条件互补,旨在研究二次水热对Ti O_2纳米粉体光催化制氢性能的影响及探讨混合相Ti O_2纳米粉体光催化制氢的性能.对一次水热和二次水热所得的纳米粉体进行X线粉末衍射(XRD)、拉曼光谱(Raman)、比表面积(BET)、光致发光光谱(PL)、紫外可见漫反射光谱(UV-Vis)及高分辨透射电子显微镜(TEM)表征,对实验所得粉体分别进行光催化分解水制氢的实验.光催化结果表明,在相同条件下,锐钛矿相Ti O_2纳米粉体进行二次水热后,光催化制氢效率提高,约是一次水热时的5倍;而金红石相Ti O_2纳米粉体经过二次水热后,光催化制氢效率降低,约是一次水热时的2/5.二次水热反应的酸性环境对催化剂的二次生长和所制备的粉末样品的光催化性能有决定性的影响.     

稀土盐在酯化反应中的催化作用分析

结合稀土盐在乙二醇单乙酸醋酸酯合成反应中的催化特性和反应的动力学行为，利用Ｘ—射线衍射（ＸＲＤ）。程序升温分解（ＴＰＤＥ），程序升温脱附（ＴＰＤ）等手段，对稀土盐催化剂的结构特征进行了系统的研究，将所得结果与催化反应动力学规律相关联，对稀土盐在酯化反应中的催化作用进行了分析。     

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.     

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...     

光催化分解水制氢半导体材料评述

综述了半导体光催化分解水制氢的基本原理以及近年来一些研究进展.对目前报导的光催化材料进行了整理和分类,评述了各种光催化材料的特点和性能;对光催化分解水的研究工作和发展方向进行了展望.     

TiO_2/g-C_3N_4复合物的光催化性能测试及机理研究

利用超声剥离法将块体g-C_3N_4剥离成少层g-C_3N_4,之后与TiO_2进行复合并将所得产物进行二次高温煅烧,得到一种界面间距更小,光生电子传递速率高,光催化性能强的TiO_2/g-C_3N_4的光催化剂。通过XRD,SEM,TEM和FT-IR对其结构进行表征,发现TiO_2是以化学键的形式均匀地附着在少层g-C_3N_4表面;UV-vis和PL分析表明,该催化剂实现了紫外区到可见区的全覆盖吸收,并能有效地抑制光生电子和空穴的复合;降解实验和分解水制氢实验表明TiO_2的负载量为3%时其光催化性能最好,100 min时对罗丹明B的降解率达到87.7%,光催化分解水制氢速率高达68.62μmol h~(-1)。探讨总结了该复合物的光催化机理。     

新型MWNT-TiO2:Ni复合催化剂光催化分解甲醇水溶液制氢的研究

采用改进化学气相沉积法(CVD)合成了MWNT-TiO2:Ni复合光催化剂,利用扫描电镜(SEM)和拉曼光谱(Ra-man)对催化剂进行表征,考察催化剂的光催化分解甲醇水溶液制氢的活性,并对其光催化机理进行了初步分析.研究表明,多壁碳纳米管(MWNTs)原位生长能显著提高二氧化钛(TiO2)的光催化制氢能力.当MWNTs的含量为4.4%时,催化剂的紫外光催化活性达到最大,光量子效率为4.8%.其反应机理解释为MWNTs的"氢溢流"效应,促进光生电子从TiO2向MWNTs转移,降低光生电子-空穴对的快速复合;同时,MWNTs生长有利于提高复合光催化剂的光吸收能力.     

Cu负载TiO2/graphene高效的光催化分解水制氢研究

Cu和graphene作为助催化剂之间的协同作用,能有效地接受和传输半导体导带上的电子,抑制电荷复合,提高界面电荷转移过程,提供更好的吸附位点和光催化反应中心,能有效的提高光催化产氢.Cu和Graphene同时是廉价的,对环境无害的材料,且容易制备.该研究为我们提供了利用非贵金属助催化剂捕获太阳能有效分解水产氢的新思路和新方法.     

Zr基金属有机框架材料光催化分解水的研究进展

随着全球工业化的不断发展,化石燃料的消耗总量在不断攀升,随之带来的能源短缺与环境污染问题成为人们面临的重大挑战。氢能是一种绿色、低碳、高效的清洁能源,利用可持续再生的太阳能,通过光催化分解水制备氢气,被认为是解决上述问题的有效途径。金属有机框架具有结构可修饰、性能易调控、孔道结构丰富及比表面积较大的特性,被广泛应用于光催化领域。其中,Zr基MOFs结构类型丰富,同时具备优异的热稳定性、化学稳定性和机械稳定性,被广大研究人员所青睐。总结了近10年来Zr基配合物光催化分解水制氢的相关研究工作,从扩大可见光吸收范围、提升光生电子和空穴分离效率2个方面阐述了高效Zr基配合物光催化剂的设计思路,为光催化领域更多科研工作者开展相关工作提供了理论支撑。