可见光下光催化分解水制氢的研究进展

利用太阳能驱动光催化反应制备氢气成为了目前的研究热点。综述了近年来在可见光下光催化分解水制氢的研究进展,着重介绍了固溶体光催化剂、非金属化合物型光催化剂、Z型光催化系统及新型助催化剂的最新研究成果,并展望了光催化制氢的发展。     

利用可见光催化分解水制氢的研究进展

简述了利用可见光催化分解水制氢的基本原理及该领域的最新研究进展.由能带模型概述了设计可见光响应催化剂的3种方案,重点介绍了元素掺杂类型光催化剂、氮氧/硫氧化物光催化剂、固溶体催化剂等可见光催化分解水体系.阐述了该课题的重要意义及面临的巨大挑战,提出了未来该领域需要加强研究的若干问题.     

光解水制氢的可见光催化材料的研究进展

利用可见光催化分解水制氢是利用太阳能的有效方法之一,从材料组成、结构、催化性能及改性等方面介绍了几类重要的可见光催化材料的研究进展,并展望了未来的发展方向.     

CdS@Cl-TiO_2/(PVDF/SMA/石墨)纤维复合材料的制备与可见光催化水制氢研究

以NaCl为Cl源,采用水热法,于聚偏氟乙烯/苯乙烯-顺丁烯二酸酐共聚物/纳米石墨(PVDF/SMA/石墨)电纺纤维表面先后分别负载了Cl-TiO_2和CdS,得到CdS@Cl-TiO_2/(PVDF/SMA/石墨)纤维复合材料。利用SEM、TEM、XRD、XPS、UV-Vis和TGA对复合材料进行了表征。讨论了氙灯模拟太阳光条件下,复合材料催化水制氢的光催化性能。结果表明:CdS@Cl-TiO_2/(PVDF/SMA/石墨)复合材料的平均产氢速度为77.2mL/(h·gcatalyst),且重复利用性好;同等条件下,光催化效率明显优于未掺Cl的复合光催化剂。     

ZnCo_2O_4纳米颗粒的制备及其可见光催化性能研究

采用表面活性剂(CTAB)调制的方法成功制备尖晶石型Zn Co2O4纳米颗粒,利用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)以及紫外-可见(UV-Vis)分光光度计对采用CTAB调制与未采用CTAB调制制备的Zn Co2O4颗粒的结构、形貌以及催化降解性能进行了对比分析。结果表明,制备出的Zn Co2O4纳米颗粒平均粒径为15.6 nm,对刚果红可见光催化降解具有很好的光催化活性,降解效率高。     

纳米CaIn_2O_4长方体的制备及可见光催化性能

以硝酸钙、氯化铟和柠檬酸三钠为原料,采用水热合成法制备了正交相纳米CaIn_2O_4长方体。通过X-RD、TEM和UV-Vis DRS等对纳米CaIn_2O_4长方体的物相、微观形貌和光吸收性能进行了表征。以亚甲基蓝溶液为目标降解物,在可见光下进行光催化降解实验。结果表明,通过该方法合成的纳米CaIn_2O_4长方体结晶度较高、带隙宽度约为2.75eV,对亚甲基蓝具有良好的可见光降解活性,光降解过程中主要活性物种是光生空穴和超氧自由基。     

TiO_2光催化分解水制氢研究进展

简要介绍了光分解水制氢的原理,综述了近年来TiO2在光催化制氢方面研究的最新进展,围绕如何提高TiO2光催化产氢的效率,指出未来光催化制氢的研究方向。以钛酸丁酯为原料,采用改进的溶胶-凝胶法制备ITO负载纳米TiO2薄膜,通过XRD,SEM和UV-Vis等检测方法对薄膜样品进行表征,并考察其在双室光电化学池中制氢反应的光催化活性。结果表明,纳米TiO2薄膜为锐钛矿-金红石混晶结构,当溶胶中P25粉末含量为0.09g/mL时制备的TiO2薄膜产氢量最大,光催化性能较好。     

兰州化物所超薄α-Fe_2O_3光电催化分解水制氢研究取得新进展

正太阳能光(电)催化分解水制氢是解决目前能源短缺与环境污染问题的理想途径之一。氧化铁(α-Fe_2O_3)由于具有较高的稳定性、较低的能带结构(2.1eV)以及自然储备丰富等优势,成为目前光电催化分解水制氢领域中的重要材料。然而,氧化铁同时具有导电性差、光生电子-空穴复合较快等缺陷,严重限制了其实际应用。中国科学院兰州化学物理研究所能源与环境纳米催化     

S、RE共掺杂TiO2的制备及其可见光分解水制氢性能

采用溶胶-凝胶法制备了系列稀土(La、Eu、Nd、Tb、Er)和硫共掺杂TiO2光催化剂RE/S/TiO2。通过紫外-可见(UV-Vis)漫反射、X射线衍射(XRD)对催化剂进行了表征。以EDTA为电子给体,考察了光催化剂在可见光照射下的制氢活性。研究结果表明,S/TiO2具有可见光活性,稀土掺杂进一步提高了S/TiO2可见光活性,其活性顺序依次为Eu/S/TiO2>La/S/TiO2>Nd/S/TiO2>Tb/S/TiO2>Er/S/TiO2。与纯TiO2和S/TiO2光催化剂相比,稀土掺杂使催化剂的粒径减小,晶格畸变应力增大,从而提高了催化剂可见光制氢活性。     

Co_3O_4/mpg-C_3N_4催化剂的制备及其可见光催化性能研究

采用浸渍法制备了载钴介孔石墨相氮化碳(Co3O4/mpg-C3N4)催化剂,并对其进行X射线衍射(XRD),红外光谱(FT-IR),N2吸附脱附,紫外漫反射光谱(UV-vis DRS)和光生电流的表征。结果显示,Co3O4的引入提高了mpg-C3N4的光吸收性能,利于其表面光生电子和空穴的分离。将制得的Co3O4/mpg-C3N4用于可见光催化降解水中的亚甲基蓝(MB),其催化效率远高于mpg-C3N4,且最佳的钴负载量为3%。     

Ru掺杂TiO2和TiO2/SiO2光催化剂的制备及可见光分解水制氢性能研究

采用溶胶-凝胶法制备了系列Ru/TiO2和Ru/TiO2/SiO2可见光活性光催化剂。通过TEM、XPS、XRD、UV-Vis漫反射和电化学对样品进行了表征。发现Ru和Si的存在可以抑制TiO2的相转变和晶粒生长;Ru掺杂使TiO2和TiO2/SiO2对可见光的吸收增强,也提高了光生电子和空穴的分离,因而,提高了催化剂可见光分解水制氢活性。当Ru在TiO2和TiO2/SiO2中的掺杂量分别为0.014%和0.021%(质量分数)时,光催化剂的可见光活性最高,且Ru/TiO2/SiO2活性为Ru/TiO2的5倍。     

太阳能光电催化分解水制氢研究新进展

正6月9日,中科院大连化物所催化基础国家重点实验室及洁净能源国家实验室李灿院士领导的太阳能研究团队在"太阳能光电催化分解水制氢"研究方面取得新进展。在以Ta3N5为基础的半导体光阳极研究中,发现"空穴储存层"电容效应,藉此设计并获得了高效稳定的太阳能光电化学分解水体系,相关研究成果以通讯形式在线发表在近期的德国《应用化学》杂志上(Guiji Liu,Jingying Shi,Can Li,et al.,Angew.Chem.Int.Ed.,DOI:10.1002/     

Ag掺杂的K2La2Ti3O10可见光催化制氢的研究

采用高温固相法合成了具有可见光响应的Ag掺杂的K2La2Ti3O10催化剂,利用XRD、UV-VisDRS、TEM和XPS对催化剂进行了表征。考察了催化剂的可见光催化分解甲醇水溶液制氢的活性,并对可见光催化机理进行了分析。研究表明,Ag的掺杂没有改变K2La2Ti3O10的微晶结构,并使催化剂粒径有所减小。紫外-可见漫反射分析表明禁带宽度为2.8eV左右,对可见光具有较高吸收。担载2%(质量分数)Pt后,在可见光下光催化活性较K2La2Ti3O10大大提高,掺杂1%(摩尔分数)Ag的K2La2Ti3O10的产氢量为0.37mmol,而纯K2La2Ti3O10的产氢量只有0.037mmol;掺杂1%(摩尔分数)Ag的K2La2Ti3O10的产氢速率最大0.08mmol/h。     

复合材料CdS/Al-HMS的制备及可见光催化降解污染物制氢活性研究

采用模板法、离子交换法、沉淀法和浸渍法等多步反应合成了系列CdS/Al-HMS和负载的Pt/CdS/Al-HMS光催化复合材料; 利用XRD、TEM、XRF及UV-Vis漫反射光谱等分析技术对其进行了表征; 研究结果表明: CdS的复合量是影响CdS/Al-HMS复合材料结构的主要因素.当CdS复合量较低时,形成掺杂复合材料; 当CdS复合量较高时,形成纳米复合材料. 载6%Pt后的CdS/Al-HMS光催化复合材料降解甲酸的最高产氢速率为22.3mL/h, 420nm处的表观量子产率为12%.     

Sr_6Bi_2O_9的制备及其可见光催化性能研究

以Bi(NO_3)_3·5H_2O和Sr(NO_3)_2为原料,采用溶胶-凝胶法合成了Sr_6Bi_2O_9光催化剂。使用X射线衍射(XRD)、紫外-可见光漫反射(UV-Vis DRS)和傅里叶红外光谱(FT-IR)等对Sr_6Bi_2O_9催化剂的结构进行了表征。Sr_6Bi_2O_9样品的光催化性能是通过在可见光下(λ≥400nm)光催化降解直接耐酸大红(4BS)溶液来评估。实验结果表明,经过800℃焙烧处理的Sr_6Bi_2O_9光催化剂对模拟印染废水4BS显示出优异的降解性能,60min内对4BS的去除率高达98%。此外,研究了反应条件如有机物初始浓度、Sr_6Bi_2O_9投加量、溶液pH值对催化剂的光催化活性的影响。并进一步通过紫外-可见光谱分析结果验证了光催化剂对4BS的降解机理。     

太阳能分解水制氢取得新进展

正近日,中国科学院大连化学物理研究所在太阳能光电催化分解水制氢研究方面取得新进展。这一研究成果拓展了空穴储存层的应用,形成理性设计高效光电极的新策略和新思路,为实现高效太阳燃料制备提供重要的研究基础。半导体材料Ta3N5由于其能带结构符合热力学分解水的基本要求,且具有宽光谱响应性质,是当前太阳能分解水制氢领域研究的热点材料之一。但     

改性TiO2在光催化分解水制氢方面的研究进展

TiO₂光催化剂因具有无毒、稳定性高、氧化还原能力强、成本低等优点而备受关注,然而其禁带宽度较宽只能被紫外光激发,以及光生载流子复合严重等局限性,限制了TiO₂光催化剂的应用。近年来,研究者们对上述问题展开了大量研究,以提高其可见光响应,降低载流子复合,进而提高光催化产氢率。本文综述了对TiO₂光催化剂改性及其在光催化产氢方面的研究进展,并对其今后的发展趋势进行了展望。     

水分解制氢的光触媒陶瓷材料研究进展

利用自然光能使水分解制氢是解决能源短缺和环境污染的最好办法，光触媒材料可将光能转变为化学能，其应用前景十分广阔。详细叙述了光触媒催化作用的原理、光解媒材料的近期研究成果，并提出了光触媒材料今后主要应解决的关键问题。     

S掺杂TiO_2/石墨烯复合催化剂制备及光催化分解水制氢

为了提高TiO2光解水制氢的光催化性能,通过水热合成法一步制备了S掺杂TiO2/石墨烯(RGO)复合催化剂。采用XRD、XPS、FT-IR、TEM、UV-Vis等测试方法对其进行了表征,并研究了复合催化剂光催化分解水制氢性能。结果表明,在S-TiO2/RGO复合催化剂中,TiO2以14nm左右的纳米颗粒分散在石墨烯片层上;与同等条件下制备的TiO2相比,复合催化剂在可见光区的吸收明显增强;当m(S)∶m(RGO)∶m(TiO2)为1∶0.1∶25时,所制备的复合催化剂在同等条件下产氢速率最大,为141.7μmol/h。