半导体纳米材料的制备及其光催化制氢的研究进展

自1972年发现TiO_2光解水后,利用太阳光驱动水的劈裂制H_2(光解水)技术被认为是一项长期的、高风险、高回报的战略性研究课题。一方面,具有与太阳光谱较为匹配能隙的半导体(如:WO_3、CdS等)存在光腐蚀及有毒等问题。而p-型InP、GaP、GaInP_2等虽具有理想的能隙,且一定程度上抗光腐蚀,因其能级与光解水能级不匹配,需施以偏压才可实现光解水。另一方面,光化学稳定的半导体氧化物(如:TiO_2)的能隙太宽(以≤2.0 eV为宜)只能吸收紫外光,但是可见光占整个太阳光谱能量的43%。因此,增大半导体对可见光的响应,提高其量子产率意义重大。以羧酸钌(Ⅱ)联吡啶敏化TiO_2的Gr(?)tzel纳米晶光电化学电池(NPC)的光电转换效率已稳定在10%的研究成果为契机,大量的研究集中在染料敏化拓展半导体对可见光的响应,提高量子效率等方面。此外,虽有掺杂氧化物利用牺牲试剂在可见光下光解水的报道,然而尚很少有利用可见光以传统机理劈裂水为H_2和O_2的报道,而且关于析O_2反应的情况很不详尽。而目前几乎所有已知的染料在析O_2反应时都不稳定,使得上述染料敏化NPC池不适于析O_2。虽然有报道称层状BiVO_3...