可见光分解水制氢催化剂研究进展.pdf

and 。31· ChemicalProduction 2008年第15卷第2期化工生产与技术 Technology 可见光分解水制氢催化剂研究进展 崔文权刘利梁英华 (河北理工大学化工与生物技术学院，河北唐山063009) 摘要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 剂成为当前先催化荆研究中的重要课题。介绍了光解水制氢的反应机理，叙述了近年来半 导体光催化荆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 中心的光催化荆．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。 关键词氢；光分解；催化弃l；水；可见光 文献标识码A 文章编号1006-6829(2008)02-0031-04 中图分类号TQll6．29 煤和石油等化石燃料消耗量的日益增加。其储 解为氢气和氧气．则需237kJ的能量。 量日益减少．终有一天这些资源将会枯竭。这就迫切 光催化反应可以被分为2类。上坡反应和下坡 需要寻找一种不依赖化石燃料的、储量丰富的新型 反应，如图1所示川。把水分解成氢气和氧气伴随的 能源。氢能正是人们所期待的这种二次能源之一。 是吉布斯自由能的增加(AGo=237kJ／m01)，该反应 氢是自然界存在最广泛的元素。大量存在于水 是一个上坡反应．把光能转化成化学能。而光催化降 中．据统计它构成了宇宙的75％。氢作为能源有以 解有机物是一个下坡的反应。是不可逆的。 下特点：(1)发热值很高，是汽油的3倍；(2)易储运， 光能转换反应 光催化反应 适应各种环境的要求；(3)本身无毒，且燃烧时只产 水分解 降解 生水，没有其他污染。以方便而廉价的方法制备氢成 为能源和环境工作者梦寐以求的愿望。 龊 太阳能是一种取之不尽、用之不竭的能源。1972 艇 年。El本学者Fujishima和Honda对光照Ti02电极 导致水分解产生氢的发现，揭示了太阳能制氢的可 能性(11。目前。利用太阳能光解制氢的研究主要集中 图1光催化反应类型 于光电化学法和光催化法嘲，其中以半导体光解水 图2显示了在光和半导体光催化剂(以Ti02为 制氢方法经济、清洁、实用，是一种比较有前途的方 例)的共同作用下，上述反应的实现过程。 法。太阳光谱中分布最强的成分集中在可见光区，因 H20八 此设计在可见光区内具有高量子产率的催化剂是充 分利用太阳能、降低光催化制氢成本的关键。本文主 要介绍几种具有可见光响应的光催化剂在光解水制 氢方面的应用。 ≯ H20 1／2H+0H。 VB 。Ti02 1光催化分解水制氢的原理 水是一种非常稳定的化合物。从水这一反应物