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文档简介

All Solid StateZ SchemePhotocatalyticSystems Introduction 背景煤与石油的过度采集一些新能源例如受到地理和生态因素的限制考虑到太阳能的可持续性 光催化材料有很大的应用潜力 光催化反应的简要机理 光催化反应是发生在光催化材料表面的光驱动过程 分解水产生氢气 把太阳能转化成电能 将CO2转化成有机燃料 实际运用受到限制 光子能量应大于能隙 h Eg 带隙窄反应物氧化还原电位位于导带底 BCB 和价带顶 TVB 之间 带隙宽光生电子易从导带回到价带单组份光催化材料难以满足上述要求 多组分光催化体系 空间上隔离了e 和h 但电位上拉近了BCB和TVB的 距离 降低了氧化还原能力 自然界中的Z型光催化体系原理 光合作用 富电子区 富空穴区 PS A D PS型光催化体系 常用的A D对 IO3 I Fe3 Fe2 Co bpy 3 3 2 Co phen 3 3 2 NO3 NO2 A D型电子中介上的电化学反应 正反应A e D CBofPSII 1 D h A VBofPSI 2 逆反应A e D CBofPSI 3 D h A VBofPSII 4 一些表面处理能抑制上述逆反应 但不能完全防止 A D型电子中介的缺陷 在宽的ph范围下难以保持长时间的稳定性仅适用于溶液中 离子 有逆反应 电子和空穴不能完全利用在后续的研究中 又陆续提出了PS C PS体系和PS PS体系 PS C PS型光催化体系 两光催化材料 PS 通过导体 C 传递电子 欧姆接触 C型电子中介解决了很多A D对带来的问题 逆反应不会出现两个光催化过程中的原料e h 被充分保留下来解决了A D对带来的电子屏蔽效应影响可以在气相和液相中工作 PS C PS体系的制备 PS C PS的结构 翼状结构 WATO 鳞片结构 SATO 主要吸光部位膜结构 MATO PS PS型光催化体系 PS之间的接触界面难以避免地有瑕疵 能量是准连续的 类似导体的功能 PS PS体系的制备 PS之间的界面性能决定电子转移效率物理方法 利用颗粒间的静电吸附 需两界面带不同电荷 化学方法 其中一PS为基底 另一PS以化学键连接附着在其表面 BiVO4 Ru SrTiO3 Rh体系 由BiVO4与Ru SrTiO3 Rh混合粉末混合而成最高效ph 3 5 原因 Ru SrTiO3 Rh等电点ph 4BiVO4电动势在ph 2 9时为负 TiO2 C3N4体系 TiO4P25纳米级粉末与尿素粉末煅烧而成PS之间的界面以化学键连接 比物理吸附的方法更加坚固 Summary 光催化材料的要求 吸收波长宽 长时间稳定性 高电荷分离效率和强氧化还原性单组份材料难以满足要求从自然界的光合作用得到启发提
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