【摘 要】
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氢是环境友好的清洁能源.利用太阳能驱动分解水制氢受到全世界的广泛关注,被誉为是化学的“圣杯”.实现这一反应的关键是研发能有效捕获太阳光,并且能驱动光催化反应高效
【机 构】
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湘潭大学化工学院、化工过程模拟与强化国家/地方联合工程研究中心 湘潭 411105
【出 处】
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第十四届全国太阳能光化学与光催化学术会议
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氢是环境友好的清洁能源.利用太阳能驱动分解水制氢受到全世界的广泛关注,被誉为是化学的“圣杯”.实现这一反应的关键是研发能有效捕获太阳光,并且能驱动光催化反应高效进行的光催化剂.TiO2是研究和应用最为广泛的半导体光催化材料之一.但受禁阻能带宽、量子效率低等两大因素制约,太阳能驱动TiO2光解水产氢的效率目前仍然较低.我们提出“利用碳均匀包覆光生电荷体相迁移距离短的 TiO2基体的良好协同效应促进光生电荷分离”的思想,设计和制备高效太阳能驱动光解水产氢TiO2基光催化剂.利用光聚合反应结合高温热解反应[1],制备了新型碳包覆TiO2纳米管复合光催化剂(CTCNT)；通过小分子配体辅助水热反应结合热解反应,制备了碳包覆超薄TiO2纳米带光催化材料(CCTNB).研究发现：在AM 1.5G模拟太阳光辐照下,CTCNT及CCTNB的产氢速率分别达到37.6,39.8 mmol/h/g催化剂,比之前报道的 TiO2基光催化材料的最好结果提高了约 3 倍.这两种碳包覆薄层TiO2基体具有优异的促进光生电荷分离、抑制电荷复合的能力,紫外区产氢表观量子效率高于95％乃至接近100％；并且,也具有较好的可见、近红外光响应活性,最小能隙约0.86 eV.这些工作确认了光生电荷体相迁移距离短的 TiO2基体及均匀碳包覆的良好协同促进光解水产氢机制,有望为高效太阳能驱动半导体基光催化材料的理性设计提供新的策略.
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