中国科大发现新型广谱光催化制氢技术

正近日,中国科学技术大学熊宇杰教授课题组提出了一种新型的光催化制氢机制,将配位化学的理念引入有机纳米材料中,产品在广谱光照下展现出大幅度提高的光催化制氢性能。光催化分解水制氢技术是一种可以直接将太阳辐射能转化为氢能的途径,是极具发展潜力的新能源技术。光催化制氢技术     

中国科大发现新型广谱光催化制氢技术

正近日,中国科学技术大学熊宇杰教授课题组提出了一种新型的光催化制氢机制,将配位化学的理念引入有机纳米材料中,产品在广谱光照下展现出大幅度提高的光催化制氢性能。光催化分解水制氢技术是一种可以直接将太阳辐射能转化为氢能的途径,是极具发展潜力的新能源技术。光催化制氢技术是基于半导体带间跃迁的一种作用机制,其实际应用目前主要受限于催化剂成本     

大连化物所提出太阳能规模化分解水制氢新策略

正近日,中科院大连化物所催化基础国家重点实验室李灿院士、李仁贵研究员等在太阳能可规模化分解水制氢方面取得新进展:率先提出并验证了一种全新的"氢农场"策略,该策略基于粉末纳米颗粒光催化剂太阳能分解水制氢,太阳能光催化全分解水制氢效率创国际最高记录。太阳能光催化分解水制氢可将太阳能转化并储存为化学能,是科学家们长期以来的梦想。光催化过程是一个跨越多个时间尺度的复杂反应过程,涉及化学、物理、生物等一系列多学科前沿科学问题。如果能利     

石墨烯在光催化制氢中的应用研究

详细介绍了目前用石墨烯作为催化剂进行光催化制氢的主要技术研究成果,特别是石墨烯作为制氢催化剂的处理技术,包括石墨烯官能化、化学掺杂、自身催化等。通过对石墨烯的结构和催化发生基体进行调整修饰,辅以与其他类型催化剂进行复合,以高效率催化生产氢。最后对石墨烯催化制氢技术的未来发展作了探讨,以促进光催化制氢技术的发展。     

太阳能光催化制氢反应体系及其材料研究进展

光催化制氢是利用太阳能获取氢能的重要途径,是当前研究热点。长期以来,人们致力于各种新型可见光光催化制氢材料的研究并取得较大进展。反应体系的设计和选择是实现高效光催化制氢和能否走向工业化的核心问题之一,因此,近年来研究者开始对光催化制氢反应体系加大研究。光催化制氢主要有非均相光催化制氢(HPC)和光电催化制氢(PEC),不同的体系具有各自的优缺点和应用范围。重点介绍光催化制氢半反应、光催化完全分解水和光电催化分解水3种主要反应体系,分析各种反应体系的特点,阐述各个体系涉及的光催化材料的发展进程,并展望太阳能光催化制氢研究前景,其中,新型高效的PEC-PV(光伏)耦合光化学转化系统有望为光解水制氢实现工业化提供一种重要的发展途径。     

石墨相氮化碳基光催化制氢材料研究进展

石墨相氮化碳(g-C₃N₄)具有独特的电子能带结构和优异的化学稳定性,作为一种不含金属成分的新型可见光催化剂,在光催化领域有着广泛的应用前景。本文主要介绍了石墨相氮化碳材料的合成方法及其改性策略,描述了其结构特性以及在光催化制氢中的应用,为丰富光催化制氢理论研究和优化石墨相氮化碳材料改性路径提供了有益参考。     

二氧化钛光催化分解水制氢技术进展

简单介绍了二氧化钛光催化分解水制氢的基本原理。综述了加入牺牲剂、碳酸钠、贵金属负载化、金属离子掺杂、阴离子掺杂、染料光敏化、半导体复合以及离子注入等提高二氧化钛光催化制氢的方法,讨论了这几种改性技术的机理以及对提高二氧化钛在可见光下的制氢效率的作用。重点讨论了阴离子掺杂和离子注入技术的机理和研究进展,指出离子注入是目前扩展二氧化钛光响应的最为有效的技术。最后讨论了光催化分解水制氢的氢氧分离问题,并通过与其他制氢技术的对比分析,指出光催化制氢将是通往氢经济的非常有潜力的制氢技术。     

模板法制备石墨型氮化碳及其光催化制氢性能研究

石墨型氮化碳(g-C_3N_4)因独特的禁带宽度(2.7 e V)、较高的太阳能利用率、较强的热稳定性和化学稳定性被认为是较好的光催化剂,以g-C_3N_4为催化剂利用太阳能光解水制氢对解决能源和环境问题具有重要意义。以SBA-15为模板通过热分解制备g-C_3N_4,通过X-射线衍射图谱、元素分析、X-射线光电子能谱、紫外可见吸收光谱、荧光光谱等对其结构进行了表征,并测定了其光催化制氢性能。结果表明,模板法制备的g-C_3N_4具有较好的光催化制氢性能,经过25h光催化反应后,其制氢速率达到108.3μmol·h~(-1)。     

环糊精对光催化制氢体系的影响

将环糊精应用于以铁氢化酶为催化剂,有机染料酸性红为光敏剂的均相制氢体系中,可提高铁氢化酶和光敏剂的水溶性和稳定性,从而提高了体系光催化制氢效率。在此光催化体系中所用催化剂铁氢化酶和光敏剂酸性红均不含有贵金属,除牺牲剂三乙胺外没有使用任何有机溶剂,为研究廉价和水溶性光催化制氢体系提供了新思路。     

新型光解水制氢催化剂及研究进展概述

文章主要介绍了能够用来太阳能光催化分解水制氢的几种新型光催化剂,比如钛酸盐、钽酸盐等,并提出提高光催化剂反应活性的途径,开辟出利用太阳能光解水制氢的研究道路,旨在更好的促进太阳能光催化分解水制氢发展,为人类社会生产发展提供更多清洁能源。     

提高光催化剂光解水制氢效率的方法概述

光解水制氢有望解决能源危机与环境问题,成为开发新能源的研究热点之一。目前将光催化制氢技术实用化仍然面临许多难题,其中最主要问题是光解水制氢效率很低,达不到工业化生产的要求。因此,提高光解水制氢效率很有必要。本文简单概述了提高光催化剂光解水制氢效率的方法。     

碳点用于光催化分解水制氢的研究进展

光催化分解水制氢是获取氢能的理想方式,开发高效的光催化剂成为本领域研究的热点。碳点因为具有独特的上转换性能、可见光响应以及带隙可调的性质且水溶性好、无生物毒性、光致发光性能优异,在光催化产氢领域的应用引起了极大关注。目前合成碳点的方法主要包括自上而下和自下而上两种方式。通过表面钝化、表面功能化或元素掺杂等改性手段可以进一步增强碳点的光电性能和抗腐蚀性能。本文从碳点主要的制备和改性手段出发,概述了近年来碳点用于光催化分解水制氢领域主要的研究成果,总结了碳点分别作为光催化剂主体、助催化剂、光敏剂以及Z型结构的电子转移介质在光催化制氢中的应用。同时指出目前碳点在光催化制氢领域还普遍存在着机理不明晰、产氢效率偏低的问题,未来该领域的研究方向将侧重于大规模合成结构更精确、目标特定性更强的碳点以及探究碳点在光催化产氢过程中的优化机制。     

太阳能光热催化制氢研究进展

太阳能光热催化(SPTC)制氢技术是从遵循全光谱太阳能分波段能量禀赋特性出发,利用太阳能短波部分高品位光子的光效应驱动光催化反应,同时利用长波部分低品位光子的热效应驱动热催化反应或者辅助强化光催化制氢,可解决传统热催化的高能耗和光催化的低转化效率问题,实现全光谱太阳能的分波段协调转化高效制氢。本文首先介绍了SPTC的定义与分类,然后详细综述了热效应对光催化以及光效应对热催化的协同强化机制,最后对SPTC技术的发展前景进行展望,以期为该技术更广泛的研究及应用提供指导。     

基于MOFs材料光催化分解水制氢的研究进展

“双碳”目标的提出让氢能热度持续攀升，制氢技术突破是氢能连接能源消费终端的关键桥梁，光催化分解水制氢技术是实现太阳能低碳转化的有效途径。其中，利用具有比表面积和孔隙率高、结构可调、活性位点丰富等优势的金属有机框架（MOFs）材料光催化分解水制氢是近年来的研究热点。该文综述了国内外基于MOFs材料光催化分解水制氢体系中半导体复合、金属离子掺杂、敏化剂修饰和贵金属负载等方法的改性原理、技术难点和制氢效果等，重点阐述比较了上述MOFs改性方法在抑制光生电子空穴对复合、优化MOFs禁带宽度和增加MOFs活性位点等方面的作用，提出了未来MOFs光催化分解水制氢可深入新型MOFs材料开发、敏化剂修饰工艺优化、拓展先进表征手段的研究方向。     

合肥研究院光催化制氢材料研究取得进展

正近日,中国科学院合肥物质科学研究院应用技术研究所先进材料中心研究团队,在金属/半导体复合光催化制氢材料研究方面取得了新进展。光催化可实现太阳能到化学能的转化(如光催化分解水制氢),是获取新能源的理想途径之一,开发宽光谱响应、高载流子分离效率的光催化材料,是实现太阳能高效光化学转化的前提和基础。研究人员制备了具有不同AuCu原子     

化学链制氢技术研究进展

化学链制氢是一种新型的制氢方式,具有高效、产品纯度高且分离简单、内分离 CO₂、低 NO_x等特点,具有广阔的发展前景。阐述了化学链制氢的基本技术原理,并从载氧体的筛选与制备、化学链制氢反应器的发展、化学链制氢原料的选择等方面对当前化学链制氢技术的发展现状和存在不足进行了总结分析,指出了化学链制氢发展的 3个重点方向:筛选制备性能优异的载氧体、设计优化反应器、固体燃料化学链制氢及其系统开发。     

光催化制氢用纳米结构光催化剂的研究进展

纳米结构光催化剂由于其独特的性能优势已成为催化剂领域未来发展的必然趋势。综述了各种光解水制氢用纳米光催化剂的研究进展,如金属氧化物、金属硫化物、金属氮化及其复合物等,指出TiO2已经也将会是光催化制氢中所用光催化剂最重要的一种,其它类型氧化物根据其性能特点在实际的光催化制氢系统中也能被有效应用,如何对纳米半导体材料进行合理裁剪和复合是纳米复合材料的研究重点。根据目前研究现状指出,结合不同的技术和方法,实现多技术集成将是今后光催化制氢纳米材料研究的主要方向。     

太阳能光催化分解水制氢研究进展

利用太阳能分解水制备氢气是一种将太阳能转换成氢能的有效方式。介绍了太阳能光催化分解水制氢的原理,综述了近年来国内外太阳能分解水制氢催化剂的研究进展,介绍了贵金属负载、离子掺杂以及复合半导体等技术对催化剂进行修饰和改性处理的技术及其影响,并展望了未来太阳能光催化分解水制氢催化剂的发展方向。     

噻咯类共轭聚合物的光催化水制氢性能研究

以噻咯为基本构筑单元,通过Sonogashira-Hagihara偶联反应合成了4种窄带隙、低LUMO能级的新型共轭聚合物,研究了共聚单体和官能团对其光催化水制氢性能的影响。结果表明,4种噻咯类共轭聚合物均具有优良的物理化学及热稳定性,热力学分解温度均超过400℃,同噻咯类型的含芘基聚合物的光催化水制氢性能优于含四苯乙烯聚合物,其中由芘基(PY)和1-甲基-1,3,4-三苯基噻咯(PMS)共聚的聚合物PMS-PY的光催化水制氢性能最好,制氢速率为2.9μmol·h~(-1)。表明,刚性芳环的引入会导致聚合物电子轨道重叠增大,使聚合物分子内形成π-π共轭结构,有利于缩小分子带隙,使得可见光吸收更强,光催化水制氢效果更好。     

半导体核壳材料光催化剂分解水制氢研究进展

光催化剂催化分解水制氢是一种将太阳能有效转化为氢能的绿色途径，其中半导体核壳材料光催化剂在太阳能分解水制氢中表现出优异的性能。主要从半导体材料改性角度出发，综述和评论了国内外半导体核壳材料光催化剂分解水制氢的最新研究进展。重点阐述了常见氧化物、氮氧化物、氮化物及硫化物核壳材料半导体光催化剂分解水制氢的基本原理和改性效果等。分析了掺杂离子、构建异质结、负载助催化剂等改性方法在改变光催化剂禁带宽度、降低光生载流子复合几率、加快光生电荷传输速率和增加制氢活性位点等方面的影响。提出未来分解水制氢光催化剂可深入开发晶面依赖纳米复合光催化材料、助剂改性光催化材料、新型光催化半导体材料的研究方向。