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文献综述
光解水制氢发展及开发历史
光解水制氢技术始自1972年，由日本东京大学FujishimaA和HondaK两位教授首次报告发现TiO2单晶电极光催化分解水从而产生氢气这一现象，从而揭示了利用太阳能直接分解水制氢的可能性，开辟了利用太阳能光解水制氢的研究道路。
最早出现的光催化全分解水反应是在紫外光下进行的，光催化剂主要是TiO，SrTiO3．在1980s的下半叶，开始出现了一些具有特殊形态的其它光催化剂，如：层状的K4Nb6O17和K2La2Ti3O10，具有隧道结构的BaTi4O9等.在90年代以后，Kudo等发现了碱金属和碱土金属钽酸盐，它们对于光催化分解水具有较高的活性[2].随着各种光催化剂的相继发现，兴起了以光催化方法分解水制氢（简称光解水）的研究，并在光催化剂的合成、改性等方面取得较大进展。
光解水的原理及方法
热力学上，完全分解水反应是一个上坡反应，需要较大的吉布斯自由能(△G0=238kJ／mo1)．要使水完全分解，就要求半导体的导带电位比氢电极电位EH ／H2稍负(0VvsNHEatpH0)，而价带电位则应比氧电极电位EO2／H2O稍正(1．23VvsNHE).理论上半导体禁带宽度应该大于1．23eV就能进行光解水，对应的光波长大约为1000nm，在近红外区，似乎可以利用太阳光谱中的全部光能光催化分解水．但是，由于在光催化剂和水分子之间存在液界电势，所以电子在转移的过程中存在一定的势垒；在分解水的同时也存在着氧气和氢气化合为水的逆反应，所以这就要求半导体的禁带宽度更大一些，最合适的禁带宽度为1．8eV．光生电子．空穴的分离过程与复合过程是相竞争的，如何降低电子一空穴对的复合几率呢?由于缺陷位是光生载流子的复合中心，提高结晶度可以减少缺陷位的密度，从而降低光生载流子的复合几率，提高光催化的活性[2].
目前，借助光电过程利用太阳能光解水的途径主要有光电化学法、均相光助络合法和半导体光催化法。其中光电化学法通过光阳极吸收太阳能将光能转化为电能。光阳极
通常采用半导体材料，受光激发产生电子-空穴对，阳极和阴极组成光化学电池，在电解质存在下光阳极吸光后在半导体上产生电子，通过外电路流向阴极，水中的质子从阴极上接受电子产生氢气。光解水效率与以下因素有关：(1)受光激励产生的自由电子-空穴对的数量；(2)自由电子-空穴对的分离、存活寿命；(3)再结合及逆反应抑制等。由于以上原因，构筑有效的光催化材料成为光解水研究的关键[1]。
光催化剂
光催化剂主要有钽酸盐，铌酸盐，钛酸盐和多元硫化物等。
一些具有大带隙的半导体被用于制造光电极，其中包括TiO2,WO3,SrTiO3,BaTiO3,SnO2和ZnO。这些半导体在含水电解质中表现出良好的稳定性，但只能吸收紫外光谱的4%。同时，具有小带隙的半导体诸如Si,GaAs,InP,CdTe,CdSe和CuO具有吸收太阳光谱中可见光的能力，但会受到光腐蚀[12]。其中TiO2以其化学稳定性好、无毒、无污染、催化性高等特点成为太阳能制氢最有应用前景的半导体光催化材料[4]。硫化物中有ZnSeS，CdS，NaSO3,Na2S等，其中，CdS是一种高效率可见光响应的光催化剂，其带隙宽度为2.4eV，能有效地利用可见光实现光解水制氢，但容易受到光腐蚀[7].
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