수소를 생성하는 물의 광분해

수소는 이상적인 에너지 원으로 여겨지 나 난방이나 전기 분해로 수소를 추출하면 수소 자체보다 에너지가 더 많이 소모되며 비용이 매우 비싸지 않으므로 손실이 없습니다. 따라서 수소 에너지를 제조하기위한 편리하고 저렴한 방법의 사용은 연구자들의 꿈이되었다. 태양 광전자 화학이나 수소를 생산하는 물의 광촉매 분해는 재생 가능 에너지 원에서 수소를 생산하는 가장 매력적인 방법이다. 태양 광을 직접 광촉매로 사용하여 물을 분해하여 수소를 생산하는 반도체 산화물은 "21 세기의 기술적 기술"이되었다。

일본 도쿄 대학의 후지시마 (Fujishima) A와 혼다 (Honda) 교수에 의한 첫 번째 보고서는 이산화 티타늄 단결정 전극이 광촉매로 물의 분해를 일으켜 수소를 생성하여 태양 에너지에 의한 물의 직접적인 분해를 보여주고 있음을 발견했다. 수소의 가능성은 수소를 사용하여 물에서 수소를 생산하는 연구 방법을 열었습니다. 전극 전해수의 이종 광촉매 반응이 물의 반도체 광촉매 분해 및 이산화 티타늄 이외의 광촉매의 발견으로 진화함에 따라 광촉매에 의한 수소 생산을위한 물의 분해 (광분해라고 함)가 발생했다. 광촉매의 합성 및 개질에 관한 연구와 발전。

1976 년 Hodes는 WO3를 광수 분해 수질 수소 생산 시스템에 적용한 다음 나중에 WO3 광분해 시스템에 대한 광범위한 연구를 시작했습니다. 제조 기술의 지속적인 개선과 WO3에 대한 심층적 인 연구를 통해 나노 구조의 WO3는 광촉매 능력이 우수하여 많은 연구를 수행 한 것으로 밝혀졌습니다. 크리스티노 (Cristino) 등은 광전기 화학 성능, 우수한 전하 수송 속도 및 높은 수소 생산율을 나타내는 양극 처리 된 금속 W 시트를 사용하여 WO3 광 전극을 제조 하였다。

나노 - 반도체 물질이 광범위한 관심을 불러 일으켰습니다. 주된 이유는 다음과 같습니다：

1. 나노 반도체는 벌크 재료보다 비 표면적이 커서 전환율을 효과적으로 높일 수 있습니다。

2. 나노 - 반도체 물질은 높은 에너지 전환율과 우수한 응용 가능성을 가지고 있습니다。

카드뮴 황화물 (CdS), 산화 텅스텐 (WO3), 산화철 (Fe2O3) 등과 같은 나노 - 반도체 재료를 기반으로하는 많은 양극 재료 시스템。

텅스텐 트리 옥사이드는 낮은 금 제대 폭을 가지며, 우수한 가시 광선 반응을 나타내며, 더 많은 일광을 이용할 수 있고, 우수한 광 내식성 및 광 생성 전자 전달 특성을 갖지만, 텅스텐 삼 산화물 전도대 바닥의 전극 전위로 인해 + 0.4V는 물을 분해하여 반 반응성 H2 / H2O의 전극 전위를 낮추며 수소를 생산하기 위해 물의 광분해에 열역학적으로 사용되지 않으며 물을 광으로 생성하여 산소를 생성하는 데 사용할 수 있습니다. 과학은 바이어스 전압의 적용이 광 생성 된 전자를 물 분자로 주입하는 것을 용이하게한다는 것을 보여 주었기 때문에 수소의 광 가수 분해를위한 WO3 광분해 시스템에 적절한 바이어스 전압을인가하는 것이 일반적이다。

Du Junping은 고상 소결에 의해 세륨 (Ce)을 다량으로 도핑 한 WO3 촉매 물질을 제조하였으며, Ce 도핑은 삼산화 텅스텐의 스펙트럼 응답 범위를 가시 영역으로 확장시킬 수 있음을 보여 주며, 형광 현상, 적절한 에르븀 도핑은 텅스텐 트리 옥사이드 광촉매의 형광 강도를 향상시킬 수 있습니다. Ce의 마이크로 도핑은 산소 결손을 증가시키고 Ce / WO3 광촉매가 더 많은 OH와 O2를 생성하도록 유도하여 광촉매 활성을 크게 증가시킵니다。

WO3 광촉매의 금 제대 폭은 이산화 티타늄보다 낮으며, 가시 광선 응답이 우수하여 더 많은 태양 에너지를 활용할 수 있으며, 실제 광촉매 분해 반응 시스템에서 WO3는 장시간 조명 하에서 우수한 저항성을 유지할 수 있습니다. 빛 부식 및 photogenerated 전자 전송 속성. 따라서 WO3는 이상적인 광분해 촉매로 여겨지며, 태양 광 가수 분해 및 수소 생산 분야에서 중요한 응용 가능성을 가지고있다。