光催化分解水制氢研究进展

光催化分解水制氢,其学术和社会意义无疑是极其广泛而深远的.这一点至少早在科幻之父儒勒·凡尔纳(JulesVerne)生活的时代就被人们所认知,下面引用JulesVerne在1874年出版的《神秘岛》中的一段表述,让我们来再次重温这一课题的伟大意义.J.Verne写到:“Waterdecomposedintoitsprimitiveelements,anddecomposeddoubtlessbyelectricity,whichwillthenhavebecomeapowerfulandmanageableforce……Yes,myfriends,Ibelievethatwaterwillsomedaybeemployedasfuel,thathydrogenandoxygen,whichconstituteit,usedsinglyortogether,willfurnish…     

利用甘油废水Pt/TiO2光催化制氢

研究了以甘油为电子给体在Pt/TiO2上光催化生成氢的反应.结果表明甘油能显著地提高光催化放氢效率,并且其自身的降解活性也很好.研究了反应时间、甘油起始浓度、溶液pH值、甘油废水中共存物对光催化放氢的影响.甘油光催化降解最终产物是H2O和CO2,检测到了甘油醛、羟基乙醛、羟基乙酸、甲醛等中间产物.探讨了可能的反应机理.     

光催化完全分解水制氢研究进展

由完全分解水的特殊性出发,从材料的结构和能带设计以及材料的表面修饰等方面对完全分解水光催化剂的研制及其分解水产氢产氧性能进行了评述.介绍了Z型体系在完全分解水制氢方面的原理,以及目前已经开发出来的几个Z型体系.对光催化完全分解水研究中存在的问题进行了简单分析.     

Pt/TiO2光催化重整降解2-氯乙醇水溶液制氢

在无氧条件下,进行了Pt担载的TiO2光催化有毒的2-氯乙醇(下文简称氯乙醇)重整制氢反应的研究.详细讨论了动力学因素如催化剂表面Pt化学状态、Pt担载量、溶液pH值、氯乙醇浓度等对产氢速率的影响,并用XRD、HNMR、XPS等技术进行了表征,探讨了氯乙醇降解和产氢反应机理.研究表明,在光催化降解氯乙醇的同时产生氢是完全可行的.催化剂表面的Pt以Pt0的化学状态存在,有利于析氧;溶液pH值对产生速率影响也很大,而氯乙醇的浓度变化只是在开始略有影响,浓度的增加对产氢并没有明显的影响.研究得出Pt担载的TiO2光催化重整氯乙醇制氢反应的最佳条件是Pt的最佳担载量约为1.0%;氯乙醇溶液浓度范围为0.04～0.10 M;最佳溶液pH值范围为4～10.     

TiO2光催化分解水制氢研究进展

综述了近几年改善TiO2光催化分解水制氢的方法措施.向水中添加供电子物质可减少光生电子与空穴的复合,添加碳酸盐或碘化物有利于光生电子与空穴分离;TiO2表面沉积适量的金属颗粒也有利于实现电子和空穴分离,但沉积太多的金属颗粒不但降低TiO2对光的吸收而且还可能成为光生电荷复合的中心;掺杂合适的金属离子通过形成杂质能级可把TiO2的吸光范围至拓宽可见光,掺杂非金属元素使TiO2的带隙(Eg)变窄,从而使TiO2的吸光红移更明显,但掺杂离子有可能成为光生电荷复合的中心;染料敏化或半导体复合有利于实现电荷分离,提高光电转换效率.将多种修饰方法有机结合起来制取氢足目前的一个研究方向,最后分析了未来的研究重点.     

无氧条件下Pt/TiO2光催化重整降解一乙醇胺水溶液制氢

以一乙醇胺（以下简称乙醇胺）为电子给体,在无氧条件下进行了Pt/TiO2光催化重整制氢的研究.详细讨论了诸多因素如催化剂表面Pt化学状态、Pt担载量、溶液pH值、乙醇胺溶液浓度等对产氢效率的影响,并用XRD、HNMR、XPS等进行了深入表征,探讨了Pt/TiO2光催化重整降解乙醇胺和产氢的反应, 实验表明,利用所制备的光催化剂, 可实现在消除水中有机污染物的同时制取氢气的目标.催化剂表面的Pt以Pt0的化学状态存在, 有利于析氢;溶液pH值和浓度的变化对产生速率也有一定的影响.同时发现Pt/TiO2光催化重整乙醇胺制氢反应的最佳条件是:Pt的最佳担载量约为0.5％～1.0％;乙醇胺溶液最佳浓度约为0.05 mol•L－1;最佳溶液pH值范围为4～10;氨基取代的羰基类化合物是其主要中间产物.     

四硼酸钾水溶液结构

研究了298.15和323.15K广泛浓度范围内四硼酸钾溶液pH,并根据化学反应平衡常数和牛顿迭代法计算获得了溶液化学物种分布图.典型样品用拉曼光谱进行核实.研究表明,高浓溶液中存在主要化学物种是B4O5(OH)24-,次要化学物种是B3O3(OH)4-和B(OH)4-.用X射线散射法研究了298和323K高浓四硼酸钾溶液结构.用几何模型定量描述B4O5(OH)42-,B3O3(OH)-4和B(OH)-4离子内、离子间、分子间的相互作用,并用最小二乘法进行精修.模型计算和精修给出硼氧六元环内原子间距和配位数,并与晶体结构很好一致,表明高浓溶液中离子内有序程度较高.同时给出K+和硼酸根离子水合数和水合距离,以及接触离子对的结构信息,并进一步简单讨论温度和浓度变化对溶剂结构的影响.     

苝染料敏化Pt/TiO2光催化分解水制氢

The photocatalyst (DPPBI/Pt/TiO2)was prepared using N,N’-di(4-pyridyl)-3,4,9,10-perylene tetracarboxylic acid bisimide (DPPBI) sensitized Pt/TiO2 and characterized by infrared spectroscopy(IR), UV-Vis diffuse reflectance spectroscopy (UV-Vis DRS), scanning electron microscopy(SEM), X-ray photoelectron spectroscopy(XPS), and X-ray diffraction (XRD). The results of characterizationshowedthat the crystal form of TiO2was anatase, Ptwas highly dispersed on the surface of TiO2 and DPPBI was adsorbed on the surface of Pt/TiO2 in DPPBI/Pt/TiO2. Hydrogen production from water splitting using photocatalyst (DPPBI/Pt/TiO2) was studied. It has been found that the rate of hydrogen evolution reaches 6.69 滋 mol·h-1·g-1 under visible light irradiation for 8 h with 300 W Xe-lamp cold light source when 250 mL reactive liquid contains 0.8 g·L-1 photocatalyst (0.1%DPPBI/0.4%Pt/TiO2) and 0.2 mol·L-1 KI.     

新型二维碳材料——石墨烯在光催化分解水制氢中的研究进展

本文讨论了石墨烯在光催化诱导制氢体系中的应用,以期总结新型材料石墨烯在光电转化和光催化制氢中的应用最新进展,为了解碳材料在光催化制氢领域的应用参考。     

污染物乙醇胺Pt/TiO2光催化制氢

研究了以污染物乙醇胺为电子给体在Pt/TiO2上光催化生成氢的反应.结果表明,三种乙醇胺都能显著地提高光催化放氢效率,且污染物也被很好降解.研究了反应时间、起始浓度、pH值对光催化放氢和污染物降解的影响.制氢和污染物降解都是在弱碱性(pH为8~9左右)时活性最好.三种乙醇胺浓度对放氢反应的影响,表观上符合Langmuir-Hinshelwood关系式.乙醇胺光催化降解最终产物主要是CO2,H2O和NH3,检测到了中间产物一乙醇胺和甲醛.探讨了可能的反应机理.     

SO2水溶液的光催化选择氧化和氢转移

ＳＯ_２水溶液的光催化选择氧化和氢转移王增华,洪剑斌,庄启星（厦门大学化学系,厦门,３６１００５）关键词二氧化硫,光催化,选择氧化,氢转移,光溢流以一定ｐＨ的ＳＯ２水溶液为反应液、Ｐｔ／Ｃｄｓ为光催化剂,在封闭体系中用可见光辐照进行选择氧化反应：以自?..     

含氧空位缺陷钨酸铋光催化产氢性能研究

新型半导体光催化剂钨酸铋是目前研究广泛的光催化剂,但因其电子空穴对易复合的问题,限制了光催化产氢性能。为解决这一问题,采用锂-乙二胺溶液在钨酸铋表面构筑可控氧空位缺陷和金属缺陷。通过材料表征对比了钨酸铋经锂-乙二胺处理前后的变化,并对两者进行了产氢速率测试。钨酸铋在经过锂-乙二胺处理过后产生了氧空位缺陷和降价的金属中心,材料颜色从原先的黄白色转变为黄棕色,增强了光吸收能力。颗粒的主体结构以及物质成分并未发生变化,仍保持花球状颗粒结构,但处理后钨酸铋颗粒表面原先的光滑的片状结构变得粗糙,且方形纳米薄片锋利边缘变光滑,提高了光催化反应面积。这些变化使锂-乙二胺处理后的钨酸铋光催化产氢性能相比未处理之前得到了一定的提升。     

Visible Light Photocatalytic Activity of Pt/N‐TiO2 towards Enhanced H2 Production from Water Splitting

Present work mainly focuses on experimental investigation to improvement of hydrogen production by water photoelectrolysis. An experimental facility was designed and constructed for visible light photocatalysis. A series of N‐TiO₂ photocatalysts impregnated with platinum on the surface of N‐TiO₂ were prepared. Hydrogen production upon irradiating aqueous Pt/N‐TiO₂ suspension with visible light was investigated. The shift in excitation wavelength of TiO₂ was 380 nm improved the yield of hydrogen production by N‐TiO₂ and Pt/N‐TiO₂. We used a 400 W mercury arc lamp combined with a 400 nm cutoff filter eliminating all the wavelengths under 400 nm. Pt/N‐TiO₂ material was characterized with TPR, reflective UV/Visible spectroscopy and TEM. The best hydrogen production rate obtained for this setup for N/Ti = 10, 0.05 wt% Pt/N‐TiO₂, through water splitting was about 772 μmolh^?1g^?1.     

Pt/TiO2光诱导催化重整乙醇制氢

对无氧条件下Pt/TiO2光诱导催化重整乙醇制氢进行了系统的研究，结果表明，乙醇的光催化重整制氢反应受催化剂表面化学状态，反应体系的pH值，浓度的影响较大，而受反应体系温度的影响较小，在运动XRD，XPS，HNMR等技术手段对催化剂和反应产物进行表征，分析的基础上，提出了无氧条件下乙醇光催化重整制氢可能的反应机理。     

水热法制备p-CoFe_2O_4/n-CdS及其光催化制氢性能

水热法制备了系列p-n复合半导体p-CoFe_2O_4/n-CdS。采用X射线衍射(XRD)、冷场发射扫描电子显微镜(SEM)、紫外-可见漫反射光谱(UV-Vis DRS)、透射电镜(TEM)和电化学工作站等对制得的光催化剂进行了结构和性能表征。研究了p-CoFe_2O_4/n-CdS复合光催化剂的可见光催化制氢性能及光腐蚀性能,并对光催化活性的提高、反应条件的影响及光腐蚀行为的抑制机理进行了分析。结果表明:由于CoFe_2O_4和CdS两种窄带隙半导体复合增加了光吸收率;CdS独特的树形结构以及CoFe_2O_4和CdS二者复合所产生的能带交迭和内建电场的三重作用,促进了电子从CoFe_2O_4向CdS的迁移,减少电子-空穴对复合的概率,增强了光催化活性。光生电子-空穴对的分离效率以及光催化剂表面吸附性能都对产氢速率有重要影响。CH_3OH水溶液的pH对光催化剂中光生电子-空穴对的分离效率以及光催化剂表面吸附性能都有影响。牺牲剂CH_3OH的加入以及CoFe_2O_4和CdS二者复合所产生的能带交迭和内建电场的作用都对CdS的光腐蚀起了抑制作用,后者的抑制效果更好。     

污染物甲醛为电子给体Pt/TiO2光催化制氢

研究了甲醛为电子给体在Pt/TiO2上光催化生成氢的反应。甲醛经光催化降解产生CO2和甲酸，甲酸可进一步被氧化；甲醛的光催化降解与放氢同时发生，催化剂的最佳Pt负载量为0．5％，甲醛浓度对反应的影响，表观上符合Langmuir-Hinshelwood关系式；碱性条件有利于该反应；在甲醛浓度较低时，甲醇的存在能部分地提高放氢速率，并讨论了可能的反应机理。     

光催化“全”分解水制H_2与牺牲体系产H_2的关系

多相光催化"全"分解水制H_2的研究已走过约40年路程,至今未获得真正的突破,目前国内、外发表的许多可见光催化牺牲体系放H_2的文章,虽然它在氢离子还原机理方面有一定的参考意义,但它不能解决光催化"全"分解水制H_2问题,本文提醒我国光催化界:勿把可见光牺牲体系产H_2研究的结果,当成我们在分解水制H,方面取得的进展,应认真总结过去失败的经验教训,兼顾热力学和动力学两方面的要求,制订出正确的"全"分解水制H_2催化剂的研究策略。