文 献 综 述
- 项目简介
随着石油、煤炭等能源将会趋于枯竭，寻找新的替代能源是世界各国关注的重点其中氢能被认为是一种最理想的绿色替代能源。由于水和阳光是自然界中资源最丰富、使用成本最低廉的物质,光催化分解水制氢正成为光催化和氢能源领域的研究热点。光催化剂通常包括金属氧化物、金属硫化物、氮化物、氧硫化物和氮硫化物及其复合物。与CdS、SiC等其他可用于光催化分解水制氢的半导体相比，TiO2具有价廉、无毒、化学与光化学性能稳定和使用寿命长的优点。[1]由于本身耐腐蚀性、无毒性和价格低廉的特点，自从Fujishima和Honda发现光照n-型半导体Ti02电极可导致水分解从而制氢以来，经典的光催化剂Ti02已经成为最具吸引力的光催化剂。[2]
虽然光催化在能源和环境领域具有潜在的应用前景，但绝大多数光催化剂受到了光吸收范围或光生载流子复合速率等因素的限制，光催化活性和效率不高。
太阳光的波长范围主要在250-2500 nm之间，其中紫外光仅占全部太阳光辐射的5 %，可见光占43 %，近红外占52 %。由于绝大多数传统光催化剂的带隙较宽，仅能吸收紫外光，因此光能利用率低。[3]拓展光催化剂光吸收范围(紫外拓展到可见甚至近红外区)的根本目的在于提高太阳光的光能利用率。
光催化过程产生的电子、空穴在内建电场或者扩散作用下分别迁移至半导体表面，具有还原能力的电子与具有氧化能力的空穴与吸附在半导体表面上的物质发生氧化还原反应，比如污染物降解、水分解制氢气等等。与此同时，电子和空穴也会在催化剂内部或表面复合，不利于光催化反应，因此需要减少电子空穴对的复合，提高光生载流子分离效率，即尽可能充分地利用光照所产生的载流子。[4]
要解决的具体问题：
- 探索拓展TiO2光吸收范围和提高光生载流子分离效率的方法，提高光催化活性和效率
- 试制催化剂，记录制备过程各因素对制氢反应结果的影响，并对反应工艺条件进行优化
- 文献综述及主要参考文献
摘要：1967年， Fujishima 在Honda指导下开始实验，发现在紫外光照射下，TiO2 电极可以将水分解为氢气和氧气，即“本多-藤岛效应”(Honda- Fujishima Effect) 。1972 年，他们将这一现象发表在Nature上(Electrochemical photolysis of water at a semiconductor electrode, Nature 1972，238，37-38， 至今已被引2万多次)，[5]揭开了多相光催化新时代的序幕。
能源从最早的生物质能发展到化石能源，如煤炭，石油，天然气等，再到后来的蒸汽能，电能，乃至现在的新能源如太阳能，风能，水能，潮汐能，核能等，都为人类文明的进步做出了巨大贡献。人类生活水平的迅速提高和社会工业化导致了全球能耗急剧上升，环保和能源问题因此成为我们新世纪面临的最大挑战。迫使我们不得不开发清洁和可再生能源。
尽管化石能源目前仍是社会生活的主要支柱，但是，由于储量有限，且对生态环境造成的污染日趋严重，因此世界各地都致力于发展核能，太阳能，地热能，风能，生物能和海洋能，氢能等新型的环保能源，其中氢能被公认为未来最有潜力的能源之一，在很多领域中被广泛应用，如环保车辆，家庭取暖和发电厂等。[6]
关键词：本多-藤岛效应，光催化，可再生能源，氢能
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