2005光电催化制氢研究进展.pdf

维普资讯 12 四川化工 第8卷 2005年第 5期 专论与评述 t曼1矿 t t t t t t l少 光 电催化制氢研 究进展 周菊枚 闫康平 朱忠志 (四川大学化工学院，成都，610065) 摘 要 与半导体光催化制氢相比，半导体光电催化制氢减少了电子一空穴对的复合，使得分离效率提 高，能在两极上分别获得氢气和氧气。但是效率要达到 1O％(被定为商业化的基准)，还需要大大 提高效率。本文从光阳极、电池结构、电解液等方面，综述了国内外在提高光电催化制氢效率所作 的努力、研究进展及问题。 关键词 ：光电催化 制氢 光阳极 电池结构 上 刖 舌 半导体光催化分解水制氢由于阴阳极处于同一 。 O电2基1． 半导体微粒上，光生电子一空穴对极易发生复合，从 ■… ●■■_ 1■0- o 光 ＼ ＼ · 而降低了光电转换效率。于是在水中添加如乙醇、 f．t电 o 一 一 ‘ ． ／。 草酸等氧化剂或还原剂 (牺牲剂)来俘获 自由电子或 报 ’0o…T溶液 ／ 电子空穴，这种方法相当于将一种化学能转化成另 ／。 一 种化学能，而没有实现利用太阳能分解地球上资 ／。 源丰富的水制氢的目的。笔者认为这种做法不太可 取。 图 1 光电催化装置示意 图 而光电催化分解水制氢，减少 了电子一空穴对的 2 光阳极 复合，使得电子一空穴对的分离效率提高，且能在两 半导体光阳极是影响制氢效率最关键的因素。 极上分别获得氢气和氧气，则能有效收集到氢气。 应该使半导体光吸收限尽可能地移向可见光部分， 最简单的光电催化装置如图1，该装置用 TiO2作光 减少光生载流子之间的复合，以及提高载流子的寿 阳极，Pt作对电极 ，电解液为KOH溶液。 命 。 光电催化分解水制氢利用太阳能和水制得氢 光阳极材料研究得最多的是 Tio2。TiO2作为 气 ，没有副产品，无污染，显示了强大的优势和发展 光阳极，耐光腐蚀，化学稳定性好。自1972年 Fu- 潜力。但是 目前效率还较低。为了提高制氢效率， jishima[1]和 Honda首次报道了利用光电化学池制 需要优化光电催化制氢系统的各个因素。本文就光 氢以来，Tio2一直是近 30多年来研究者们青睐的 阳极、电池结构、电解液等方面，综述 了国内外在提