新型有机材料光电催化分解水的研究

新型有机材料光电催化分解水的研究

太阳光高效分解水为氢气和氧气一直都是一个挑战性难题。自从Fujishima和Honda在1972年做出先驱性工作以来〔11,光电化学电池就一直被广泛的应用在光催化分解水上。多数光电化学分解水的材料都是无机材料。有机光电材料具有可见光吸收、生产工艺简单等优点,将在太阳能利用领域发挥更大的作用。

我们选取了两种常见的n型有机半导体(PTCDA和PCBM),然后把它组装成层状的光阳极,来研究其光电化学分解水的性质。我们发现在三电极体系中,在有偏压的帮助下,这种有机半导体能把水完全分解,并且几乎是按照化学计量比来进行的(氢气和氧气的比为2:1)。我们还发现具有混合层的三层结构的光阳极的光电化学活性最好,并且提出了一个可能的机理来解释这种结果。

此外,我们还开发了一种以PCA(phenanthrene一9一earboxaldehyde)为给体,石墨烯(graPhene)为受体的共价功能化复合材料,这种复合材料(PCA一Graphene)增强了石墨烯在有机溶剂D好中的溶解性。石墨烯在这种给体一受体复合材料中表现出很强的接收电子的能力,我们进一步研究了它的光诱导电子转移能力和光电化学性能,发现共价功能化的石墨烯具有增强的光电化学性能。

关键词:光电化学电池,光催化,分解水,产氢,有机半导体,功能化石墨烯