光电催化分解水的光阳极改性策略
α-Fe2O3光电催化分解水制备氢气研究进展
2017年第36卷第2期 CHEMICAL INDUSTRY AND ENGINEERING PROGRESS ·397·化工进展α-Fe2O3光电催化分解水制备氢气研究进展王开放，刘光，高旭升，贺冬莹，李晋平（太原理工大学精细化工研究所，山西太原 030024）摘要：光电化学池可以将太阳能以氢气的形式储存起来，其中稳定、廉价的催化剂是关键。
α-Fe2O3具有合适的禁带宽度，较高的理论光-电转化效率，光稳定性好，在地壳中的储量丰富，被认为是最具有发展前景的光电催化材料之一；但是它的导电性差、光生电荷寿命短、氧化反应过电位高，严重阻碍了其发展。
本文首先介绍了光电催化理论，然后重点综述了近些年α-Fe2O3纳米结构的制备技术，以及针对其不足所采用的改性方法，包括通过元素掺杂来增强α-Fe2O3的导电性，表面处理来降低氧化反应过电势或陷阱浓度，与其他材料复合来增加光生电压或催化剂表面积，最后对α-Fe2O3作为光阳极催化剂分解水制氢未来的发展前景作出展望，指出多种手段的有效结合是提高其光电流密度的重要途径。
关键词：赤铁矿；太阳能；光电催化；水解；氢气中图分类号：O614.81；O644.16；TQ116.2 文献标志码：A 文章编号：1000–6613（2017）02–0397–13 DOI：10.16085/j.issn.1000-6613.2017.02.001Hematite photoanodes for solar water splittingWANG Kaifang，LIU Guang，GAO Xusheng，HE dongying，LI Jinping （Research Institute of Fine Chemicals，Taiyuan University of Technology，Taiyuan 030024，Shanxi，China）Abstract：Photoelectrochemical cell is able to turn sunlight into stored energy conveniently in the form of hydrogen，and the stable and low-cost photoanode catalyst is crucial in this device. Hematite is considered as one of the most promising photoanode catalysts due to its suitable band gap，high theoretical solar to hydrogen efficiency，chemical stability under illumination and rich storage in earth.However，the poor conductivity，short photo-generated charge carrier lifetime and high turn-on voltage have limited the performance improvement of hematite severely. This review introduces the basic mechanism of photoelectrocatalysis and energy band excitation，then it summarizes the synthesis of nanostructure α-Fe2O3 and the improvements on the photoelectrocatalysis property of hematite in recent years，including conductivity enhancement by element doping，oxygen evolution overpotential or trap concentration reduction by surface treatment，and photo-induced voltage or specific area increase by coupling with other materials. The future developing perspectives of hematite are also presented，and multi-modified technologies are considered as important ways to improve the photocurrent density.Key words：hematite；solar energy；photoelectrocatalysis；hydrolysis；hydrogen随着全球经济的不断发展，人类对能源的需求量持续扩大，全球能源的消耗仍然是以化石能源为主，但是化石燃料储量有限、生成周期长，难以满足持续大量的需求，而且常规能源的广泛应用所引起的环境问题日益凸显。
《2024年基于BiVO4光阳极的助催化剂调控用于增强光阳极产氧活性》范文
《基于BiVO4光阳极的助催化剂调控用于增强光阳极产氧活性》篇一基于BiVO4光阳极的助催化剂调控：用于增强光阳极产氧活性的高质量研究一、引言随着环境问题的日益严重和能源需求的持续增长，光催化技术已成为一种极具潜力的清洁能源生产方式。
在众多光催化剂中，BiVO4光阳极因其在太阳能分解水制氧反应中的良好性能而备受关注。
然而，BiVO4光阳极在反应过程中面临着电子-空穴对复合率高、产氧动力学缓慢等问题。
为了解决这些问题，助催化剂的调控成为了提高BiVO4光阳极产氧活性的关键手段。
本文旨在研究基于BiVO4光阳极的助催化剂调控，以提高其光催化产氧性能。
二、BiVO4光阳极及其产氧活性现状BiVO4作为一种重要的光催化剂，具有优异的可见光响应和良好的化学稳定性。
然而，由于BiVO4本身的电子-空穴对复合率较高，其产氧活性受到了限制。
为了改善这一状况，助催化剂的引入成为了一种有效的策略。
助催化剂能够通过降低电子-空穴对的复合率、提高光生载流子的分离效率以及增强表面反应动力学等方式，从而提高BiVO4光阳极的产氧活性。
三、助催化剂调控策略针对BiVO4光阳极的助催化剂调控，本文提出以下策略：1. 助催化剂的选择：选择具有高导电性、高催化活性以及与BiVO4能带结构相匹配的助催化剂。
如某些金属氧化物、硫化物等。
2. 助催化剂的负载量：控制助催化剂的负载量，以实现最佳的光催化性能。
过多的助催化剂会导致光生载流子的复合率增加，反而降低产氧活性。
3. 助催化剂的形态调控：通过控制助催化剂的形态（如尺寸、形状等），优化其与BiVO4之间的相互作用，从而提高产氧活性。
四、实验方法与结果1. 实验材料与设备：选用合适的BiVO4光阳极材料、助催化剂以及相关实验设备。
2. 助催化剂的制备与负载：采用溶胶-凝胶法、浸渍法等方法制备助催化剂，并将其负载到BiVO4光阳极上。
3. 性能测试：通过紫外-可见吸收光谱、光电化学测试、X射线衍射等方法，测试助催化剂负载前后BiVO4光阳极的产氧活性。
光催化水分解产氢效率改进方法
光催化水分解产氢效率改进方法水分解是一种可持续的制氢方法，其基本原理是利用太阳能将水分解为氢气和氧气。
光催化水分解具有低能耗、环境友好等优势，因此被认为是一种潜在的清洁能源制氢技术。
然而，目前光催化水分解的效率还不够高，需要进一步改进。
本文将介绍几种改进光催化水分解产氢效率的方法。
首先，调节光催化剂的组成和结构是提高光催化水分解产氢效率的重要手段。
研究表明，负载型金属半导体光催化剂具有良好的光吸收能力和光生电子传输性能，能够显著提高产氢效率。
此外，调节催化剂的晶相和表面形貌也可以改善催化剂的光催化性能。
例如，通过合理控制催化剂晶相的选择和调控，可以提高催化剂对可见光的吸收能力，从而增强光催化活性。
此外，改变催化剂的表面形貌，例如制备纳米结构或多孔结构，可以增加反应活性位点和延长光生电子-空穴对的寿命，提高光催化产氢效率。
其次，调节光催化水分解的环境条件也是提高产氢效率的关键。
光催化水分解是一个复杂的界面反应过程，光催化剂和水溶液之间的界面是关键的反应区域。
因此，调节反应溶液的pH值、温度、溶液浓度以及光照强度等因素，可以影响界面上的反应速率和产氢效率。
例如，研究表明，酸性条件下光催化水分解的产氢效率较高，而碱性条件下则较低。
此外，通过调节溶液浓度，可以提高光催化剂与水溶液中反应物的接触频率，增加反应的可能性。
此外，采用温度升高的方式可以促进反应速率的提高，从而提高产氢效率。
此外，引入协同催化剂是提高光催化水分解产氢效率的另一种方法。
协同催化剂可以协同作用，提高光催化活性和稳定性。
例如，将金属催化剂和半导体催化剂进行复合，可以形成金属-半导体异质结构，可以拓宽光催化剂的光吸收区域，提高催化剂的光催化效率。
此外，引入辅助剂也可以提高光催化水分解产氢效率。
例如，添加一定浓度的盐类可以提高多孔催化剂的表面活性位点密度，增强催化剂的光催化活性。
此外，调节协同催化剂的相互作用也是提高产氢效率的重要手段。
通过控制协同催化剂在催化剂表面的分散度和拓扑结构，可以有效缓解光生电子-空穴对的复合，提高光催化活性，从而提高光催化水分解产氢效率。
《BiVO4光阳极高效稳定分解水体系研究》
《BiVO4光阳极高效稳定分解水体系研究》篇一一、引言随着全球能源需求的不断增长和对环境可持续性的日益关注，太阳能的开发和利用成为了科学研究的热点。
其中，光催化分解水制氢技术被认为是一种具有巨大潜力的清洁能源技术。
在众多光催化剂中，BiVO4因其良好的光吸收性能、高反应活性以及环境友好性，在光阳极材料中表现出优异的性能。
本文旨在深入研究BiVO4光阳极高效稳定分解水体系，为光催化技术的发展提供理论支持和实践指导。
二、BiVO4光阳极的基本性质BiVO4是一种典型的半导体材料，其结构稳定、能带位置合适，使得它在光催化分解水方面具有巨大潜力。
BiVO4的晶体结构决定了其电子和空穴的传输性能，对于提高光催化反应的效率至关重要。
此外，BiVO4的光吸收范围广，能够充分利用太阳光中的可见光部分，进一步提高光能利用率。
三、BiVO4光阳极的制备与表征制备BiVO4光阳极的关键在于控制其晶体结构和形貌，以提高光催化性能。
目前，常用的制备方法包括溶胶-凝胶法、水热法等。
在本文中，我们采用溶胶-凝胶法制备了BiVO4光阳极，并利用X射线衍射（XRD）、扫描电子显微镜（SEM）等手段对其结构和形貌进行了表征。
结果表明，所制备的BiVO4光阳极具有较高的结晶度和良好的形貌。
四、BiVO4光阳极高效稳定分解水体系的构建为了实现高效稳定的光催化分解水，我们构建了以BiVO4光阳极为核心的光电化学池体系。
通过优化电解质的选择、调节光阳极的工作电压等手段，实现了高效的光能-化学能转换。
在模拟太阳光的照射下，该体系表现出优异的光催化性能，能够持续稳定地进行水的分解反应。
五、实验结果与讨论实验结果表明，BiVO4光阳极在可见光照射下表现出优异的光催化性能。
通过分析其光电性能参数，如光电流密度、起始电位等，我们发现BiVO4光阳极具有较高的光电转换效率。
此外，我们还对BiVO4光阳极的稳定性进行了测试，结果表明其具有良好的稳定性，能够在长时间的光照条件下保持较高的催化活性。
《2024年钒酸铋基光阳极的可控构筑及其光电化学水分解研究》范文
《钒酸铋基光阳极的可控构筑及其光电化学水分解研究》篇一一、引言随着全球能源需求的增长和环境污染的加剧，寻找可再生、清洁且高效的能源转换技术已成为科研领域的热点。
光电化学水分解技术，特别是利用太阳能光阳极催化水的氧化过程，以其环保和高效的优势成为绿色能源的重要研究领域。
在众多材料中，钒酸铋因其优异的光电性能，被认为是制作光阳极的理想材料之一。
本论文致力于探讨钒酸铋基光阳极的可控构筑及其在光电化学水分解中的应用。
二、钒酸铋基光阳极的构筑（一）材料选择与制备本部分详细介绍了钒酸铋基光阳极的制备过程，包括对材料的选材标准、合成方法和反应条件的控制。
采用高纯度的原材料和精密的合成技术，以获得高结晶度和优良的表面性能。
同时，对于不同钒酸铋比例的光阳极进行了实验探索，以便优化光阳极的效能。
（二）可控构筑技术可控构筑技术是本研究的重点之一。
通过调整合成过程中的温度、压力、时间等参数，实现了对钒酸铋基光阳极的微观结构、形貌和尺寸的有效控制。
此外，还采用了表面修饰和掺杂等手段，进一步提高了光阳极的光电转换效率和稳定性。
三、光电化学水分解实验（一）实验原理与方法本部分详细阐述了光电化学水分解的实验原理和方法。
首先，通过光电流-电压曲线、光电转换效率等指标评估了不同制备条件下钒酸铋基光阳极的性能。
其次，通过光谱分析、电化学阻抗谱等手段，深入研究了光阳极在光电化学水分解过程中的反应机理和动力学过程。
（二）实验结果与分析实验结果表明，通过可控构筑技术制备的钒酸铋基光阳极具有优异的光电性能和稳定性。
在光照条件下，光阳极能够有效地催化水的氧化过程，产生氢气和氧气。
此外，通过调整光阳极的微观结构和形貌，可以进一步提高其光电转换效率和稳定性。
实验结果还表明，掺杂和表面修饰等手段可以显著提高光阳极的光电性能。
四、结论与展望本研究成功实现了钒酸铋基光阳极的可控构筑，并对其在光电化学水分解中的应用进行了深入研究。
实验结果表明，通过调整制备条件和采用表面修饰、掺杂等手段，可以显著提高光阳极的光电性能和稳定性。
光催化分解水综述..
缺点
光激发在同一个半导体微粒上产生的电子-空穴对极易复合 不但降低了光电转换效率，同时也影响光解水同时放氢放氧
MADE BY EAST6Biblioteka 2. 半导体光催化水解制氢
2.1 半导体光解水制氢的反应历程
半导体光催化剂吸收光子,形成电子-空穴对
电荷分离并转移到表面的反应活性点上
在表面进行化学反应,从而析出氢气和氧气
MADE BY EAST
7
半导体光解水制氢的原理
以TiO2（负载Pt和RuO2）为例。TiO2为n型半导体，其 价带(VB)和导带(CB)之间的禁带宽度为3.0eV左右。当它受 到其能量相当或高于该禁带宽度的光辐照时，半导体内的电 子受激发从价带跃迁到导带，从而在导带和价带分别产生自 由电子和空穴。水在这种电子-空穴对的作用下发生电离， 生成H2和O2。 表面所负载的Pt和RuO2分别能加速自由电子 向外部的迁移,促进氢气的产生和加速空穴的迁移有利于氧 气的生成
MADE BY EAST
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Ni掺杂改性的作用
由于层间的K＋具有较好的交换特性，所以层状铌酸盐比 较容易进行改性。例如Domen等将Ni 离子引入K4Nb6O17 的 层Ⅰ中,经还原- 氧化处理后,形成的新型催化剂具有较高的 催化活性
机理 在光的作用下,Ni-O 层中生成的自由电子(e - ) 移向
BaTa2O6(Ortho) *
4.1
126
59
*水中加入少量的Ba(OH)2
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3.1.3 过渡金属钽酸盐
可以看出，在没有共催化剂的条件下， Activity/μmol h-1 只有 NiTa O 可以分解纯水为氢和氧；在 Catalyst 2 7 Band gap/eV 负载NiO后，ZnTa2O7也具有了光催化分 H2 O2 解水活性。而其他过渡金属钽酸盐均不 CrTaO4 2.7 2 0 能产生氧气（CuTa2O7尽管可以分解水产 MnTa2O6 3.3 0.2 0 生氧气和氢气，但产生的量太少）
光催化分解水原理及效率提高的途径
光催化分解水原理及效率提高的途径光催化分解水是利用光能催化水分子分解成氢气和氧气的过程。
其原理基于光催化材料的能带结构，通过吸收光能，激发电子产生，将水分子中的氧气电子-空穴对（e-/h+）分离出来，然后水分子中的电子与光催化剂表面上的氧化剂反应生成氢气，空穴与还原剂反应生成氧气。
为了提高光催化分解水的效率，可以采取以下途径：1.优化光催化材料：选择具有合适能带结构和能带间隙的材料，例如钛酸钡（BaTiO3）、钛酸钡钾（K-BaTiO3）。
这些材料能够吸收光能后，有效地激发电子，提高光催化分解水的效率。
2.增加光吸收能力：通过材料的结构工程或加入其他光吸收物质，扩展材料的吸收光谱范围，提高吸光能力。
例如，可以将金属纳米颗粒引入光催化材料，使其在可见光范围内具有更好的吸收能力。
3.提高电子-空穴的分离效率：改进光催化材料的电子传输和扩散性能，以便快速将电子和空穴分离出来。
例如，可以通过添加缺陷或多孔结构来增加电子和空穴的分离效率。
4.提高催化剂的反应活性：通过表面改性或引入共催化剂，增强催化剂与水分子之间的反应能力。
例如，可以使用钯（Pd）或铂（Pt）等贵金属作为共催化剂，提高电子和空穴的利用效率。
5.增加表面积：增加催化剂的表面积可以提高与水分子的接触面积，加速反应速率。
可以通过纳米颗粒制备、薄膜涂覆等方法实现催化剂表面积的增加。
6.优化光照条件：调整光照强度、光照时间和波长等因素，以最大程度提高光催化分解水的效率。
例如，在催化剂表面添加可见光敏感染料，使其适应可见光照射。
从根本上说，提高光催化分解水的效率需要综合考虑光催化材料、催化剂和光照条件等多个因素。
未来，可望通过材料科学和纳米技术的进一步发展，提高光催化分解水的效率，实现可持续能源的生产与利用。
光电化学分解水研究
光电化学分解水研究光电化学分解水是一项重要的可再生能源技术，它能够将水分解成氢气和氧气，有助于实现可持续发展，具有广泛的社会意义和科学意义。
本文旨在介绍光电化学分解水的原理、发展历史以及研究进展，并对其发展趋势和前景进行分析。
一、光电化学分解水的原理光电化学分解水（Photoelectrochemical Water Splitting）简称PEC，是一项重要的再生能源技术，它的核心原理是利用太阳能来分解水，将水分解成氢气和氧气，从而能够获得可再生的能源氢。
PEC是利用光照射在一种特定的半导体表面上，由于光子照射半导体表面而产生电子和空穴，电子和空穴即是太阳能到该半导体表面的传递，在电解质环境中，这些电子和空穴可以满足水的分解条件，从而可以将水分解成氢气和氧气。
二、光电化学分解水的发展历史早在1873年，第一个将太阳能用于分解水的研究就诞生了，那时的研究者是德国科学家凯斯克劳斯索夫斯基，他将锡作为催化剂，浸放在氯化钠和碳酸钠溶液中，将太阳能用于水分解，最终产生氢气和氧气，被称为“太阳能光电化学”，也是现代光电化学分解水的奠基者。
之后，随着我国科学家们对光电化学分解水研究的不断深入，光电化学分解水技术也在迅猛发展，从1964年至今，已经有多种半导体材料被用于光电化学分解水，如金属氨基酸盐、硅、钝化层太阳能电池以及有机聚合物太阳能电池等。
三、光电化学分解水的研究进展近年来，光电化学分解水的研究取得了长足进展。
首先是材料方面的改进，由于金属氨基酸盐、硅、钝化层太阳能电池等半导体材料的性能有限制，产生的氢气含量也不高。
为了提高效率，科学家们将材料改进成有机聚合物太阳能电池，该材料具有非常高的吸光性能，产生氢气时可以达到高达25％的效率。
此外，科学家们还研发了新型的光电催化剂，这种催化剂可以使电子和空穴更有效地迁移，从而有效地促进水的分解。
最后是设备设计，科学家们研究了多种可行的光电分解水设备，比如太阳能反应器、太阳能水分解反应器、太阳能空气通道分解反应器等，这些设备具有高效率、低成本等优势，对于实现绿色清洁能源的可持续发展具有重要意义。
ZnO基光电极的构筑及其光电催化水分解性能研究进展
化工进展CHEMICAL INDUSTRY AND ENGINEERING PROGRESS2021年第40卷第3期ZnO 基光电极的构筑及其光电催化水分解性能研究进展符淑瑢1，张勤生2，鲁金芝2，马占伟2（1兰州城市学院培黎机械工程学院，甘肃兰州730070；2中国科学院兰州化学物理研究所，甘肃兰州730000）摘要：光电催化水分解制取氢气是最理想的制氢技术之一。
光电极材料作为光电催化水分解反应系统最核心的部分，决定着太阳能到化学能的转换效率。
氧化锌（ZnO ）半导体因具有较低的超电势、高的电子迁移速率和价格低廉等优点，引起了广泛关注。
然而，ZnO 半导体的禁带较宽、电子-空穴易于复合和表面水氧化反应动力学缓慢，阻碍了其高效利用太阳能和实现理论效率。
本文从ZnO 的微纳结构和表界面修饰两个方面出发，综述了近年来ZnO 基光电极的构筑策略及其光电催化性能的研究进展。
首先阐述了ZnO 的微观形貌和缺陷对光电性质的影响。
然后总结了元素掺杂、量子点敏化、贵金属沉积、异质结构造和共催化剂沉积等策略对ZnO 基半导体的表界面的构筑及对光电催化性能的影响。
最后对未来高效ZnO 基半导体光电极研究方向进行了展望，具体包括5个方面：ZnO 表面改性；在原子水平构筑复合半导体催化剂的相界面；用廉价双金属或多金属纳米颗粒取代纯贵金属Au 、Ag 和Pt 纳米颗粒；构建高效的电催化剂助剂；在ZnO 半导体和助剂界面引入空穴储存层或电子堵塞层。
关键词：氧化锌；纳米结构；光电催化；催化剂；太阳能中图分类号：O649.2；O649.4文献标志码：A文章编号：1000-6613（2021）03-1413-12Research progress of fabrication of ZnO-based photoanode andphotoelectrocatalytic water splitting performancesFU Shurong 1，ZHANG Qinsheng 2，LU Jinzhi 2，MA Zhanwei 2(1School of Bailie Mechanical Engineering,Lanzhou City University,Lanzhou 730070,Gansu,China;2Lanzhou Institute ofChemical Physics,Chinese Academy of Sciences,Lanzhou 730000,Gansu,China)Abstract:Photoelectrocatalytic(PEC)water splitting offers a promising approach to convert solar energy into hydrogen energy.The photoelectrode,as the core of the PEC water splitting system,determines the photo-conversion efficiency.Among various semiconductors,zinc oxide (ZnO)has attracted much attention owing to its low onset potential,high charge mobility and low cost.However,ZnO possesses a wide band gap,the serious recombination of electron-hole pairs and sluggish kinetics of the oxygen evolution reaction,which greatly restrict their photo-conversion efficiency.In this review,the recent advances in the fabrication of ZnO-based photoanode and its PEC performances were discussed.Firstly,the effect of the morphology and intrinsic defect in ZnO semiconductor on the PEC properties were elaborated.Then,several strategies that can be employed for construction the surface/interface of ZnO-based semiconductors were discussed,including element doping,quantum dot sensitization,noble metal deposition,heterostructure and coupling the cocatalysts.The effects of different strategies on the PEC综述与专论DOI ：10.16085/j.issn.1000-6613.2020-0845收稿日期：2020-05-18；修改稿日期：2020-06-11。
电催化水分解技术的研究进展
电催化水分解技术的研究进展水分解是一种重要的技术，其可以将水分解为氢气和氧气，而且氢气是一种非常重要的清洁能源。
但是，目前的工业水分解方法是通过高温和高压条件下反应来实现的，这种方法的能耗非常高，因此需要寻求一种更加高效、低成本的水分解方法。
电催化水分解技术就是一种很有潜力的解决方法。
电催化水分解技术，是利用电化学反应来分解水分子，从而得到氢气和氧气。
这种技术具有成本低、能耗低、效率高的特点，越来越受到研究者的关注。
目前，电催化水分解技术主要包括阳极氧化还原分解水法、电解水法和光电催化法等。
这三种方法各有特点，具体如下：1. 阳极氧化还原分解水法阳极氧化还原分解水法是利用特殊材料制成的阳极，在一定的电压和电流下，将水分子氧化还原，形成氢气和氧气。
这种方法具有成本低、能耗低等优点，但是需要特殊的材料，而且容易受到杂质的干扰。
2. 电解水法电解水法是利用电解池中的电解液，在一定的电压和电流下，将水分子分解为氢离子和氧离子，然后在两极收集氧气和氢气。
这种方法成本相对较低，但是需要大量的电能，而且还需要处理电解液中的氧化物。
3. 光电催化法光电催化法是利用半导体材料制成的电极，在照射光的情况下，通过光生电子-空穴对的产生和转移，将水分子分解为氢气和氧气。
这种方法具有效率高的特点，但是成本较高，需要特殊的光电催化材料。
总的来说，电催化水分解技术具有成本低、能耗低、效率高等特点，有着很大的应用前景。
但是要实现工业化应用，还需要解决许多技术难题。
首先，需要开发出更加高效和稳定的电催化催化剂，以提高水分解的效率和稳定性。
其次，需要提高电催化水分解技术的电极的光吸收和光利用率，以提高电催化水分解效率和光电转换效率。
最后，需要进一步降低电催化水分解技术的成本，以便实现大规模的应用。
总的来说，电催化水分解技术是一项非常有前途的技术，可以为我们提供大量的清洁能源。
但是，我们还需要继续研究，不断优化技术，为实现可持续发展做出贡献。
热处理气氛对α-Fe_(2)O_(3)光阳极光电化学性能影响研究
第33卷第1期2021年1月化学研究与应用Chemical Research and ApplicationVol.33,No.1Jan.,2021文章编号:1004-1656(2021)01-0090-07热处理气氛对a-Fe203光阳极光电化学性能影响研究李龙珠*，吴浩宇，陈玉伟，杨蓉,唐惠东(常州工程职业技术学院化工与制药工程学院，江苏常州213164)摘要:分别在空气和氮气中对水热制备的薄膜进行热处理获得了纳米棒状a-Fe2()3光阳极。
对样品分别进行T X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、X射线光电子能谱(XPS)、紫外-可见吸收光谱和光电化学性能测试。
与空气热处理获得的a-Fe2O3Air光阳极相比，氮气气氛热处理获得的a-Fe2O3N2光阳极正面光照电流密度显著提升达到0.42mA-cm'%正面光照下,a-Fe2O3N2光阳极的体内电荷分离效率弘强和表面电荷注入效率Nwfaee都有较大增加，说明％热处理明显增加了«-Fe203膜的载流子浓度，增强了体内载流子的传输和表面载流子注入效率。
关键词:光电化学电池;水分解；a-Fe203;水热法中图分类号:TK91文献标志码:AEffects of annealing atmosphere on the photoelectrochemicalperformance of a-Fe2O3photoanodesLI Long-zhu*,WU Hao-yu,CHEN Yu-wei,YANG Rong,TANG Hui-dong(School of Chemical and Pharmaceutical Engineering,Changzhou Vocational Institute of Engineering,Changzhou213164,China)Abstract:The hydrothermal prepared films were converted into nanorods-like a-Fe203photoanodes by annealing treatment in air and nitrogen,respectively・The samples were characterized by X-ray diffraction(XRD),scanning electron microscopy(SEM) ,X-ray photoelectron spectroscopy(XPS),UV-vis absorption spectroscopy and photoelectrochemical properties.Under front illumination,the photocurrent density of the a-Fe2O3photoanode annealed in nitrogen atmosphere increased significantly to0.42mA•cm'2compared with that of hematite photoanode annealed in air.The a-Fe203photoanode annealed in nitrogen atmosphere had gready increased ^buik i7surface under front illumination,which indicated that nitrogen heat treatment significantly increased the carrier concentration of the hematite film and enhanced the carrier transport in the bulk and surface carrier injection efficiency.Key words:photoelectrochemical；water splitting；a-Fe203；hydrothermal method收稿日期=2020-06-09；修回日期：2020-10-12基金项目：江苏省高等学校自然科学研究面上项目(19KJB510001)资助;江苏省青蓝工程项目资助；国家自然科学基金项目(51874050)资助联系人简介:李龙珠(1981-)，女,副教授，主要从事新能源材料制备研究。
利用光催化技术实现高效水分解
利用光催化技术实现高效水分解光催化技术是一种利用光能促进化学反应的方法，近年来受到越来越多的关注。
其中，利用光催化技术实现高效水分解成为一个具有重要应用前景的领域。
本文将重点介绍光催化技术实现高效水分解的原理、方法和研究进展。
一、光催化技术概述光催化技术是利用光能激发催化剂从基态跃迁到激发态，产生高效的催化作用。
在光催化反应中，光能被吸收并转化为电子激发、空穴生成或活化吸附分子，从而促进化学反应的进行。
二、水光催化原理利用光催化技术实现高效水分解，主要基于光催化剂对水分子的光吸收、光生电子和光生空穴的产生及其相互作用。
光吸收使光催化剂激发到激发态，光生电子和空穴的产生使得水分子发生解离反应，并生成氧气和氢气。
三、光催化剂类型及特点为实现高效水分解，研究人员已经合成和开发了许多光催化剂。
常用的光催化剂包括二氧化钛、金属氧化物、锡基化合物等。
这些光催化剂具有优异的光吸收和光生电子、空穴分离的特点，可以高效地促进水分解反应。
1. 二氧化钛光催化剂：具有良好的化学稳定性和光稳定性，吸收范围广泛，但光生电子和空穴的分离效率相对较低。
2. 金属氧化物光催化剂：如铁氧体、锌氧化物等，常常以纳米材料形式应用。
具有较高的光生电子和空穴分离效率，但吸收范围较窄。
3. 锡基化合物光催化剂：如二硫化锡、氧化锡等，具有良好的光吸收和光生电子、空穴分离效果。
其带隙调节能力和催化活性较好，可用于实现高效水分解。
四、光催化水分解方法实现高效水分解的光催化方法主要包括光解电池、光解电极以及光解对照等。
光解电池是通过将光催化剂负载在电极上，利用外部电源进行电解反应，产生氧气和氢气。
光解电极则是利用光催化剂涂覆在电极上，光生电子和空穴进一步参与催化反应，从而实现水分解。
五、光催化实验及应用进展近年来，研究人员进行了大量的实验和应用研究，以提高光催化技术在水分解中的效率和稳定性。
例如，通过合成纳米结构光催化剂，优化催化条件和载流子传输等方面的研究，取得了显著的进展。
《WO3基光阳极构筑及其光电催化特性研究》
《WO3基光阳极构筑及其光电催化特性研究》篇一一、引言随着全球能源需求的增长和环境污染的加剧，光电催化技术作为一种清洁、高效的能源转换和环境污染治理技术，受到了广泛关注。
在众多光电催化材料中，WO3因其优良的光电性能和稳定的化学性质，成为一种极具潜力的光阳极材料。
本文旨在研究WO3基光阳极的构筑方法及其光电催化特性，以期为光电催化技术的发展提供新的思路和方法。
二、WO3基光阳极的构筑2.1 材料选择与制备WO3基光阳极的构筑首先需要选择合适的WO3材料。
目前，制备WO3的方法主要包括溶胶-凝胶法、水热法、化学气相沉积法等。
本文采用溶胶-凝胶法，以钨酸铵为原料，通过控制反应条件，制备出具有良好结晶度和形貌的WO3纳米颗粒。
2.2 光阳极的构筑过程将制备好的WO3纳米颗粒与导电玻璃基底进行复合，通过旋涂、烧结等工艺，构筑出WO3基光阳极。
在构筑过程中，需控制好纳米颗粒的分布、厚度以及与基底的结合力等因素，以保证光阳极的性能。
三、光电催化特性的研究3.1 光电性能测试采用紫外-可见光谱、电化学工作站等设备，对构筑好的WO3基光阳极进行光电性能测试。
通过分析光谱数据，了解光阳极的光吸收范围、光响应强度等光电性能。
3.2 光电催化性能测试以水分解制氢为例，对WO3基光阳极的光电催化性能进行测试。
在光照条件下，通过外加电压或电流，使水在光阳极上发生电解反应，生成氢气和氧气。
通过分析产氢速率、稳定性等因素，评估光阳极的光电催化性能。
四、结果与讨论4.1 光电性能结果分析根据光电性能测试结果，我们发现WO3基光阳极具有较宽的光吸收范围和较强的光响应强度。
此外，光阳极的电性能也表现出较好的性能，为光电催化反应提供了良好的基础。
4.2 光电催化性能结果分析在光电催化性能测试中，我们发现WO3基光阳极具有较高的产氢速率和良好的稳定性。
这主要得益于WO3良好的光电性能和独特的催化作用。
此外，光阳极的构筑工艺和结构也对其光电催化性能产生重要影响。
光催化分解水原理及效率提高的途径[技巧]
![光催化分解水原理及效率提高的途径[技巧]](https://img.taocdn.com/s3/m/55f5f47dae1ffc4ffe4733687e21af45b307feb5.png)
光催化分解水原理及效率提高的途径光解水的原理光催化反应可以分为两类“降低能垒”(down hil1)和“升高能垒”(up hil1)反应。
光催化氧化降解有机物属于降低能垒反应，此类反应的△G<0，反应过程不可逆，这类反应中在光催化剂的作用下引发生成O2-、HO2 、OH·、和H+ 等活性基团。
水分解生成H2和O2则是高能垒反应，该类反应的△G>0(△G=237 kJ/mo1)，此类反应将光能转化为化学能。
要使水分解释放出氢气，热力学要求作为光催化材料的半导体材料的导带电位比氢电极电位E（H+/H2）稍负，而价带电位则应比氧电极电位E（o2/H2O）稍正。
光解水的原理为：光辐射在半导体上，当辐射的能量大于或相当于半导体的禁带宽度时，半导体内电子受激发从价带跃迁到导带，而空穴则留在价带，使电子和空穴发生分离，然后分别在半导体的不同位置将水还原成氢气或者将水氧化成氧气。
Khan 等提出了作为光催化分解水制氢材料需要满足：高稳定性，不产生光腐蚀；价格便宜；能够满足分解水的热力学要求；能够吸收太阳光。
提高光催化剂性能的途径1.光催化剂纳米化纳米微粒由于尺寸小，表面所占的体积百分数大，表面的键态和电子态与颗粒内部不同，表面原子配位不全等导致表面的活性位置增加，这就使它具备了作为催化剂的基本条件。
纳米半导体比常规半导体光催化活性高得多，原因在于：由于量子尺寸效应使其导带和价带能级变成分立能级，能隙变宽，导带电位变得更负，而价带电位变得更正，这意味着纳米半导体粒子具有更强的氧化或还原能力。
纳米TiO2粒子不仅具有很高的光催化活性，而且具有耐酸碱腐蚀和光化学腐蚀、成本低、无毒，这就使它成为当前最有应用潜力的一种光催化剂。
2.离子掺杂离子的掺杂产生离子缺陷，可以成为载流子的捕获阱，延长其寿命。
离子尺寸的不同将使晶体结构发生一定的畸变，晶体不对性增加，提高了光生电子-空穴分离效果。
赵秀峰等制备了掺杂铅的TiO2薄膜。
基于光阳极材料制备及催化性能研究的综合实验设计
基于光阳极材料制备及催化性能研究的综合实验设计作者：李传平刘荣梅来源：《赤峰学院学报·自然科学版》2024年第01期摘要：为提高学生实践能力，培养学生科研创新思维，设计提出了一个研究型化学综合实验。
实验包括TiO2/CoNiSe2光阳极催化材料的合成表征、光电催化分解水性能测试及相关机理研究。
实验效果表明，以化学综合实验为载体，融入科技前沿，能够有效激发学生的学习兴趣和动力，提高学生的创新意识和实践能力。
通过对研究型实验的探索，提高学生的实验技能和创新潜力。
关键词：化学综合实验；光阳极；水分解；创新能力中图分类号：O643.3 文献标识码：A 文章编号：1673-260X（2024）01-0015-05实践教学是高等学校化学专业人才培养的必修环节，是培养创新型、应用型人才的重要途径。
随着时代和科技的进步，将最新科技前沿融入实践教学，开展研究型化学综合实验是目前化学实验教学改革的一大趋势，对培养学生的创新能力、探索思维具有重要意义[1，2]。
近年来，环境污染与能源危机问题愈发严重，设计与能源环境相关的研究型化学综合实验可以有效激发学生学习兴趣，提升学生的科研创新精神和实践能力。
光电催化技术以其高效、绿色、经济等优点引起人们的广泛关注，而发展和制备高性能的光电催化材料是其中最重要的核心步骤[3-5]。
二氧化钛（TiO2）是一种重要的阳极半导体材料，其具有优良的物理化学稳定性和光电转化能力。
自1972年日本Fujishima等人发现TiO2可以通过光电化学反应将水分解为H2和O2之后，TiO2被广泛用于光催化及光电催化领域[6-8]。
然而，单一的TiO2存在禁带宽度大、光生载流子易复合、表面反应速率低等缺点。
为此，研究者常采用制备TiO2基复合材料来提升其光电催化性能[8，9]。
本实验设计将金属有机框架衍生化助催化剂（CoNiSe2）负载到TiO2表面，制备TiO2/CoNiSe2光阳极复合催化材料，研究其光电催化裂解水性能。
光电催化水裂解制氢技术的研究与改进
光电催化水裂解制氢技术的研究与改进近年来，随着能源危机和环境问题的日益突出，寻求可替代能源和减少碳排放的问题变得尤为重要。
光电催化水裂解制氢技术作为一种潜在的解决方案，受到了广泛关注。
本文将探讨光电催化水裂解制氢技术的研究现状，并提出改进措施，以促进其在能源领域的应用。
一、光电催化水裂解制氢技术概述光电催化水裂解制氢技术利用光电催化材料，通过吸收太阳能将水分子裂解为氢气和氧气，是一种绿色、可持续的制氢方法。
该技术的核心是催化剂，催化剂能够提高水分子的分解速率和氢气的产量。
目前，光电催化水裂解制氢技术主要有两种类型：光催化制氢和光电催化制氢。
光催化制氢利用半导体材料作为催化剂，通过光照来激发电子和空穴，进而促使水分子的裂解和氢气的释放。
而光电催化制氢则采用了光电催化剂，如锑化铋、钨酸盐等材料，光照激发催化剂表面产生光生电子-空穴对，从而加速水的分解反应。
二、光电催化水裂解制氢技术的研究进展在过去的几十年里，光电催化水裂解制氢技术取得了显著的研究进展。
研究人员利用不同的光电催化剂，优化了催化剂的结构和化学组成，并提出了一系列改进措施，以提高制氢效率和稳定性。
在光催化制氢方面，一些半导体材料如二氧化钛、氧化锌等被广泛研究。
通过调控材料的晶体结构和表面形态，研究者成功实现了高效的水裂解反应。
此外，引入共催化剂和表面修饰等策略也被应用于提高催化活性和稳定性。
在光电催化制氢领域，锑化铋、钨酸盐等光电催化剂备受瞩目。
这些催化剂不仅具有较窄的带隙和良好的光吸收性能，还能提供活性位点和电荷传输通道，从而有效增强制氢效率。
同时，研究者还通过合成复合光电催化材料，结合不同的光电催化剂，进一步提高了制氢效率和稳定性。
然而，光电催化水裂解制氢技术仍然面临一些挑战。
首先，光电催化剂的光吸收率和光电转化效率需要进一步提高。
其次，催化剂的稳定性和耐久性也需要加强，以满足工业应用的需求。
此外，制氢过程中氧气的产生也会降低产氢效率，因此需要寻找合适的措施来优化氧气释放。
半导体 SiC 光催化分解水制氢研究进展
半导体 SiC 光催化分解水制氢研究进展杨静静;何勇平;彭媛【摘要】简单介绍了半导体光催化分解水制氢的原理，综述了改变SiC的尺寸形貌、负载石墨烯、负载贵金属、半导体复合等方法对SiC的光催化产氢性能的影响，重点讨论了复合半导体的光催化产氢机理及SiC与其他半导体复合的研究进展，并提出前景展望。
%The basic mechanism of photocatalytic water-splitting to hydrogen over semiconductor photocatalyst was introduced.The methods to enhance hydrogen production were reviewed, including changing its morphology, loading graphene, loading noble metal, combining with semiconductors, and their effects on hydrogen production were discussed.The hydrogen-producing mechanism of compound semiconductor materials and the related research progress were focused on.The foreground was also prospected.【期刊名称】《广州化工》【年(卷),期】2015(000)007【总页数】3页(P34-36)【关键词】碳化硅SiC;光催化;氢气【作者】杨静静;何勇平;彭媛【作者单位】重庆化工职业学院环境与质量检测系，重庆 400020;中国航油集团重庆石油有限公司，重庆 401120;北京科技大学化学与生物工程学院化学系，北京 100083【正文语种】中文【中图分类】TQ426.7能源危机和环境污染是人类社会目前所面临的两大严峻问题，利用太阳能制氢是解决能源和环境问题的最有效途径之一。