Генерация водорода в водном фотолизе

Однако водород рассматривается как идеальный источник энергии, однако при извлечении водорода методом нагревания или электрического разложения потребление энергии в этом процессе будет больше, чем энергия в водороде, что приводит к очень высокой стоимости, что является большим вредом, чем пользы. Поэтому удобный и недорогой способ получения водорода стал желанием, о котором мечтали исследователи. Использование химического или солнечного фотокаталитического разложения воды является наиболее привлекательной возобновляемой водородной продукцией, а использование оксидного полупроводника в качестве фотокатализатора для разделения воды для производства водорода путем прямого использования солнечного света известно как «технология мечты XXI века».

Фотолиз воды в водородную технологию начался в 1972 году, два профессора Fujishima A и Honda K Токийского университета впервые сообщили, что они обнаружили явление монокристалла электролита из диоксида титана с фотокаталитическим разложением воды для получения водорода, что свидетельствует о возможности разложения воды в водород путем непосредственного использования солнечной энергии, а также открыл путь исследования расщепления воды с использованием солнечной энергии. С электролизом воды к полупроводниковому фотокаталитическому разложению воды, превратившейся в гетерогенный фотокатализ водорода, и обнаружением фотокатализаторов за пределами диоксида титана, фотокаталитический метод расщепления воды повысился и добился значительных успехов в синтезе, модификации фотокатализатора.

В 1976 году Ходс впервые применил WO 3 к системе расщепления легкой воды, с тех пор люди начали широкий спектр исследований в системе фотолиза воды WO 3. При непрерывном улучшении методов подготовки WO3 и углублении исследований обнаружено, что наноструктуры WO 3 обладают лучшей фотокаталитической способностью и, следовательно, провели множество исследований. Кристино и их команда использовали анодированный металлический лист W для подготовки фотоанода WO 3, который демонстрирует фотоэлектрохимические характеристики, отличную динамику переноса заряда, имеет высокий выход водорода.

Основной причиной нанометровых полупроводниковых материалов, привлекающих широкое внимание, может быть:

1. По сравнению с сыпучим материалом нано полупроводник имеет более высокую удельную площадь поверхности, может эффективно улучшать коэффициент конверсии;

2. Полупроводниковый материал из нанометра имеет высокую конверсию энергии и потенциально огромный.

Многие системы анодных материалов основаны на нанометровом полупроводниковом материале, таком как сульфид кадмия (CdS), триоксид вольфрама (WO 3), оксид железа (Fe 2 O 3) и так далее.

Триоксид вольфрама имеет низкую запрещенную зону и хорошо реагирует на видимый свет, который использует больше солнечного света, поэтому обладает превосходным антикоррозионным и транспортирующим свойством фотогенерируемого электрона; однако из-за зоны проводимости триоксида вольфрама потенциал электрода + 0,4 В, положительный к электродному потенциалу водоразбавляющей полуреакции Н 2 / Н2О, поэтому он не может быть использован при фотолизе образования водородного водорода в термодинамики, но могут быть использованы для фотолиза воды. Наука показывает, что применение смещения помогает фотогенерированным электронам вводиться в молекулы воды, обычно применяется соответствующее смещение в фотолизе WO 3 водных систем для фотокаталитического выделения водорода.

Du Junping и его команда подготовили каталитические материалы WO 3 с различными количествами церия (Ce), легированного твердофазным спеканием, экспериментальные результаты показали, что принцип верховенства закона, спектральный диапазон легирования серы диоксидом вольфрама для расширения видимой области; кроме того, церий не приводит к новому феномену флуоресценции, может повысить соответствующую интенсивность флуоресценции флуоресценции триоксида вольфрама триоксида вольфрама. Сероскопическое легирование путем увеличения количества вакансий кислорода, в свою очередь, индуцирует фотокатализатор Ce / WO 3, вырабатывает больше • OH и • O 2, тем самым значительно повышая легкую каталитическую активность.

По сравнению с диоксидом титана, фотокатализатор WO 3 имеет более низкую полосу пропускания и хорошо реагирует на видимый свет, может использовать больше солнечной энергии; Кроме того, в реальной реакционной системе фотокаталитического разложения воды WO 3 может поддерживать превосходную светостойкость и свойство переноса фотоэлектронов в долгосрочной перспективе. Таким образом, WO 3 считается идеальным каталитическим фотолизом воды и показывает важные применения в области разделения солнечной воды.