Wasser Photolyse Wasserstofferzeugung

Wasserstoff wird als eine ideale Energiequelle betrachtet. Wenn jedoch Wasserstoff durch Erhitzen oder elektrische Zersetzungsmethode extrahiert wird, wird der Energieverbrauch in diesem Prozess höher sein als die Energie in Wasserstoff, was sehr hohe Kosten verursacht, die mehr schaden als nützen . Daher ist die bequeme und kostengünstige Art, Wasserstoff zu produzieren, zu einem Wunsch geworden, den Forscher träumten. Die Verwendung von chemischer oder solarer photokatalytischer Zersetzung von Wasser ist die attraktivste regenerative Wasserstoffproduktion, und die Verwendung eines Oxidhalbleiters als Photokatalysator zur Spaltung von Wasser zur Erzeugung von Wasserstoff durch direkte Sonneneinstrahlung ist als "Traumtechnologie des 21. Jahrhunderts" bekannt.

     

Photolyse von Wasser in Wasserstoff-Technologie begann im Jahr 1972, zwei Professoren von Fujishima A und Honda K der Universität Tokio erstens berichteten, dass sie das Phänomen eines Einkristalls von Titandioxid-Elektrode photokatalytische Zersetzung von Wasser zu Wasserstoff zu finden, die die Möglichkeit offenbart Zerlegung von Wasser in Wasserstoff durch direkte Nutzung der Sonnenenergie, und erschlossen auch den Forschungsweg der Wasserspaltung mit Hilfe von Sonnenenergie. Mit Elektrolyse von Wasser zur Halbleiter photokatalytischen Zersetzung von Wasser in Wasserstoff heterogene Photokatalyse und die gefunden von Photokatalysatoren außerhalb Titandioxid, photokatalytische Wasserspaltung Methode hat zugenommen, und hat erhebliche Fortschritte in der Synthese, Modifikation von Photokatalysator gemacht.

     

Im Jahr 1976 wandte Hodes zuerst WO 3 auf das Licht-Wasser-Splitting-System an, von nun an haben die Menschen eine breite Palette von Untersuchungen im WO 3 -Wasser-Photolysesystem gestartet. Mit der kontinuierlichen Verbesserung von WO3-Präparationstechniken und der Vertiefung der Forschung, Nanostrukturen WO 3 wurde entdeckt, um bessere photokatalytische Fähigkeit zu haben, und brachte daher viel Forschung. Cristino und ihr Team verwendeten eloxiertes Metall-W-Blech, um die WO 3 -Fotoanode herzustellen, die eine photoelektrochemische Leistung, ausgezeichnete Ladungstransportdynamik, eine hohe Wasserstoffausbeute aufweist.

   

Der Hauptgrund für Nanometer-Halbleitermaterialien, die große Aufmerksamkeit auf sich ziehen, könnte sein:

1. Im Vergleich zu Massenmaterial, Nanohalbleiter hat eine höhere spezifische Oberfläche, kann die Umwandlungsrate effektiv verbessern;

2. Nanometer-Halbleitermaterial hat eine hohe Energieumwandlung und ein enormes Potential.

Viele Anodenmaterialsysteme basieren auf Nanometer-Halbleitermaterial, wie Cadmiumsulfid (CdS), Wolframtrioxid (WO 3), Eisenoxid (Fe 2 O 3) und so weiter.

Wolframtrioxid hat die niedrige Bandlücke und zeigt eine gute Reaktion auf sichtbares Licht, das mehr Sonnenlicht verwendet, so dass es die ausgezeichnete Antikorrosions- und Transporteigenschaft eines photogenerierten Elektrons aufweist; aufgrund des Leitungsbandes von Wolframtrioxid ist das Elektrodenpotential von + 0,4V jedoch positiv gegenüber Elektrodenpotential der wasserspaltenden Reduktions-Halbreaktion H2 / H2O, so dass es bei der Photolyse der Wasser-Wasserstoff-Erzeugung nicht eingesetzt werden kann die Thermodynamik kann aber für Wasser Photolyse Sauerstoff verwendet werden. Die Wissenschaft zeigt, dass die Anwendung einer Verzerrung dazu beiträgt, dass photogenerierte Elektronen in Wassermoleküle injiziert werden. In der WO 3 -Photolyse von Wassersystemen für die photokatalytische Wasserstoffentwicklung wird in der Regel ein geeigneter Bias angewendet.

     

Du Junping und sein Team hergestellt WO 3 katalytische Materialien mit unterschiedlichen Mengen von Cer (Ce) durch Festphasensintern dotiert, zeigten die experimentellen Ergebnisse, dass die Rechtsstaatlichkeit, Ce-Dotierung Spektralbereich von Wolframtrioxid, um den sichtbaren Bereich zu erweitern ; Darüber hinaus führt Cer nicht zu einem neuen Phänomen der Fluoreszenz, kann die Fluoreszenzintensität des Cer-dotierten Wolframtrioxid-Photokatalysators verbessern. Ce-Spuren-Dotierung durch Erhöhen der Menge an Sauerstoffleerstellen induziert wiederum Ce / WO 3 -Photokatalysator, der mehr • OH und • O 2 erzeugt, wodurch die leichte katalytische Aktivität stark erhöht wird.

     

Im Vergleich zu Titandioxid hat WO 3 Photokatalysator eine niedrigere Bandlücke und hat eine gute Reaktion auf sichtbares Licht, kann mehr Sonnenenergie verwenden; Zusätzlich kann WO 3 im tatsächlichen Reaktionssystem der photokatalytischen Zersetzung von Wasser eine ausgezeichnete Lichtbeständigkeit und Photoelektronen-Transporteigenschaften auf lange Sicht beibehalten. Somit wird WO 3 als eine ideale Katalysatorphotolyse von Wasser angesehen und zeigt eine wichtige Anwendung im Bereich der solaren Wasserspaltung.