水素を生成するための水の光分解

水素は理想的なエネルギー源であると考えられていますが、加熱や電気分解によって水素を抽出すると、水素そのものよりもエネルギーが消費され、コストが非常に高くなります。 従って、水素エネルギーを調製するための便利で安価な方法の使用は、研究者の夢となっている。 太陽光を利用して水素を生産する太陽光電気化学や光触媒分解を利用することは、再生可能エネルギー源から水素を生産する最も魅力的な方法です。光触媒として半導体酸化物を使用して太陽光を直接利用して水素を生成させることは、 "21世紀の技術的技術"。

1972年に光加水分解水水素製造技術が始まりました。東京大学の藤島A教授とホンダKさんの最初の報告では、二酸化チタン単結晶電極が光分解して水素を生成し、太陽エネルギーによる水の直接分解を示しています。 水素の可能性は、水から水素を生成するために水素を使用する研究の道を開いた。 電極電解水の異種光触媒による水の半導体光触媒分解と二酸化チタン以外の光触媒の発見により、光触媒作用により水を分解して水素を生成する現象（光分解水と呼ばれる）が生じている。 光触媒の合成と改質に関する研究と進歩。

1976年、ホーズはまずWO3を光加水分解水水素製造システムに適用し、その後、WO3光分解システムに関する広範な研究を開始した。 製造技術の継続的な改良とWO 3の詳細な研究により、ナノ構造化されたWO 3はより良好な光触媒能力を有し、従って多くの研究を行ったことが分かった。 Cristinoらは、光電気化学的性能、優れた電荷輸送速度、および高い水素生成速度を示した陽極酸化された金属Wウェーハを用いてWO 3光アノードを調製した。

ナノ半導体材料が注目を集めており、主な理由は次のようなものです:

1.ナノ半導体は、バルク材料より比表面積が大きく、転化率を効果的に向上させることができる。；

2.ナノ半導体材料はエネルギー変換効率が高く、応用可能性が高い。 硫化カドミウム（CdS）、酸化タングステン（WO3）、酸化鉄（Fe2O3）などのナノ半導体材料をベースとする多くのアノード材料システム。

三酸化タングステンは禁制帯幅が小さく、良好な可視光応答性を示し、より多くの太陽光を利用することができ、優れた光腐食性及び光発生電子輸送特性を有するが、三酸化タングステン伝導帯の底部の電極電位 水を分解して半反応性のH2 / H2Oの電極電位を低下させる+ 0.4Vであり、水素を生成するために水の光分解に熱力学的に使用されず、水を光分解して酸素を生成することができる。 科学は、バイアス電圧の印加が光生成電子の水分子への注入を容易にすることを示しているので、水素の光加水分解のためにWO3光分解システムに適切なバイアス電圧を印加することが一般的である。。

Du Junpingは、固相焼結法により、異なる量のセリウム（Ce）をドープしたWO3触媒材料を調製した。実験結果は、Ceドーピングが三酸化タングステンのスペクトル応答範囲を可視領域にまで広げることができることを示している。 蛍光現象、適切なエルビウムドーピングは、三酸化タングステン光触媒の蛍光強度を高めることができる。 Ceのマイクロドーピングは、酸素欠損の量を増加させ、次いでCe / WO3光触媒がより多くのOHおよびO2を生成するように誘導することによって、光触媒活性を大幅に増加させる。。

WO3光触媒の禁制帯幅は二酸化チタンの禁制帯幅よりも小さく、可視光応答性がよく、太陽エネルギーをより多く利用することができます。また、光触媒分解水反応システムでは、 軽い腐食性と光発生した電子輸送特性 したがって、WO3は、太陽光加水分解および水素製造の分野において重要な適用可能性を有する理想的な光分解性水触媒であると考えられている。。