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。     

光催化剂的研究进展

主要介绍近几年光催化剂的研究进展,根据光催化剂化学组成不同,分类总结一些典型金属氧化物光催化剂、非金属氧化物光催化剂的合成技术发展以及光催化剂在废气、废水处理等环保领域和分解水制氢等新能源领域的应用,对光催化领域未来发展前景进行展望。     

POM@MOF复合光催化剂的构筑及光催化制氢性能

金属-有机框架材料(MOFs)具有可控结构、多孔性以及不饱和活性位点等优点,在光催化领域中有广泛应用。将阴离子金属簇-杂多酸(POMs)与 MOFs 进行复合,可充分结合其氧化还原活性的特性和 MOF 多孔框架的结构特点,有利于提升材料的光催化性能。本文通过改变 POMs 和 MOFs 的基本结构单元,采用溶剂热法合成了 Si W₁₂@Ni-MOF、PW₁₂@Ni-MOF、Si W₁₂@Ui O-NH₂三种POM@MOF 复合光催化剂,利用 X 射线衍射、扫描电子显微镜、傅里叶-红外光谱等方法对其进行形貌结构表征,利用紫外-可见吸收光谱、稳态荧光光谱,电化学阻抗图谱、瞬态电流密度图等方法对其进行光学响应及光电化学性能测试,分析基本结构单元在光催化解水制氢过程中的协同作用机制。结果表明,以 Ni-MOF 为基本结构单元时,过渡金属 Ni 元素可拓宽样品的光吸收范围并提供更多的不饱和活性位点,而 Si W₁₂基团的引入可改善光生电子-空穴对分离效率,使 Si W₁₂     

纳米CdS的制备及催化分解水制氢的研究进展

CdS作为典型的光催化半导体材料已经得到广泛的应用,然而,CdS存在光稳定性差、易发生光腐蚀以及产氢速率低等缺陷,限制了CdS的应用。本文综述了制备纳米CdS光催化剂的方法及其在光催化分解水制氢中的应用。     

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。     

负载型纳米CdS制备及催化分解水制氢的研究进展

硫化镉(CdS)是一种研究广泛的光催化剂,禁带能为2.4 eV,可以吸收波长小于520 nm的紫外和可见光,吸收波长范围宽,作为光催化剂具有较大的优势.纯CdS的光催化效率较低,在水溶液中易发生光腐蚀,致使催化寿命缩短,限制了CdS的应用.利用载体比表面积大,易于离子交换且有利于电子传递等优点,将纳米CdS制备成负载型催化剂,可以有效地提高CdS的光催化效率与稳定性,成为CdS改性的一种有效手段.本文综述了以SiO2、Al2O3、MgO、分子筛、高分子材料、层状化合物及钙钛矿型复合氧化物等为载体,制备负载型纳米CdS光催化剂的方法及其在光催化分解水制氢中的应用.     

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。     

可见光分解水制氢半导体催化剂的研究

直接利用太阳能光解水制氢是解决世界能源危机的重要途径,有效利用太阳能的关键是研究开发可见光化的光催化剂。介绍了光解水制氢的原理,综述了近年来半导体光催化剂在利用可见光方面研究的最新进展,并对未来的研究方向作了展望。     

可见光分解水制氢光催化材料研究进展

介绍了氮氧化物、复合半导体、MO6型八面体单体化合物等可见光催化剂材料的研究动态,阐述了金属负载、离子掺杂等修饰技术对催化剂的影响,并对未来光催化分解水制氢催化剂的发展方向进行了展望。     

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。     

燃料电池供氢系统研究进展

对燃料电池供氢系统的研究进展进行了综述,介绍了重整制氧方法、反应器类型以及富氧气体的各种净化技术.对比了蒸汽重整、部分氧化重整和自热重整3种制氢反应各自的特点,对不同反应器的研究结果及优缺点进行了分析.总结了富氢气体中CO的脱除工艺,包括选择性氧化、甲烷化、变压吸附和膜分离,其中CO选择性氧化相对其他方法更具优势.探讨了制氢过程中各种技术的特点和急需解决的问题,并对供氢系统的应用前景做了展望.     

光解水制氢催化剂的研究进展

面对人类对能源的需求持续增长以及化石能源的日益枯竭和其带来的环境污染问题,开发太阳能对于解决能源问题具有非常重要的意义。利用太阳能分解水制氢是一种将太阳能转换为氢能的有效方式。根据近年来国内外太阳能分解水制氢催化剂的研究现状,分别对半导体光催化剂和金属配合物光催化剂进行综述,并且从可持续发展和实际应用的角度出发,针对各自的优缺点,提出今后应该开发具有高效且成本低廉的非贵金属配合物光催化剂,或尝试与半导体光催化剂结合应用,提高制氢效率。     

新型可见光解水制氢催化剂的研究

综述了近年来出现的一些新型非TiO2光催化剂的研究情况,包括层状金属复合氧化物、金属氮氧化物、InMO4型化合物及分子筛等,并对未来的研究方向作了展望。     

可见光分解水制氢催化剂研究进展

可见光分解水制氢研究主要集中在新型光催化剂的研制以及对传统光催化剂的改性。本文概述了近年来可见光分解水制氢技术的重要进展及最新研究成果,深入研究和分析了拓展光催化剂响应范围、提高其反应活性的几种技术路线,主要包括阴阳离子掺杂技术、固溶体技术、半导体复合技术以及加入助催化剂等;总结出了传统光催化剂存在可见光利用率低、光化学转化效率低等问题,提出了开发新型高效光催化剂并加强机理研究的必要性和可行性。     

Coal liquefaction by in-situ hydrogen generation.: 1. Zinc-water-coal reaction

Liquefaction of coal was carried out in a zinc—water—solvent system to give a product with high concentration of pyridine and benzene solubles. In this system the metal reacts with water to produce the corresponding metal oxide and hydrogen. This hydrogen was used for in-situ hydrogenation of coal. The effects of reaction time, temperature, type of solvent, the quantity of metal used and the rank of coal were investigated. The solvent has a very marked effect on the conversion of coal to benzene-soluble materials, especially at short reaction times. A maximum benzene conversion of 96% for Taiheiyo coal was obtained when it was treated at 445 °C for 1 h using wash oil as solvent. With regard to the influence of coal rank it was found that low rank coals were more reactive than high rank coals. The amount of preasphaltene is only slightly influenced by coal rank but depends on the temperature and the type of solvent used.     

可见光分解水制氢催化剂研究进展

光解水制氢能否实用化取决于太阳光的有效利用率,研究开发可见光化的光催化剂成为当前光催化剂研究中的重要课题。介绍了光解水制氢的反应机理,叙述了近年来半导体光催化剂在利用可见光方面的研究进展。认为应该寻找本身具有较高的氢生成活性中心的光催化剂,实现不负载Pt等贵金属光解水制氢;循环使用牺牲剂,或无须牺牲剂实现可见光的光解水。如能开发利用海水制氢,则这对于淡水资源和土地资源日益稀缺的我国来说尤为重要。     

Coal liquefaction by in-situ hydrogen generation.: 2. Zinc-water model compound reactions

Model compound studies were carried out to elucidate the reaction mechanisms taking place during the liquefaction of coal with the hydrogen produced from the reaction of zinc and water. In compounds of the type Ph-(CH₂)_n-Ph the splitting of the aliphatic bridge was easier with higher n values. Ether type compounds such as diphenylether were unreactive although the C-O bond in dibenzylether was easily cleaved. Condensed ring aromatic compounds gave low conversion with hydrogenation being facilitated by an increase in ring number. Phenolic compounds such as phenol did not react well, but the reactivity increased with increase in aromatic ring size. The cleavage of the aliphatic bridge was accelerated by the OH group, for example, in the case of 4-hydroxydiphenylmethane bond scission was about 15 times higher than that of diphenylmethane. Heterocyclic compounds were unreactive.