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氢气燃烧时会产生热量，而且副产品只有水，没有污染。在新能源领域，氢能已被视为一种高效清洁的绿色能源，既可代替传统能源石油，也可依靠燃料电池转化为电能。另外，氢气在科学和工业领域也有广泛应用。因此，氢气一直被看成是人类向清洁能源过渡的首选物质。
长期以来，从水中分解出氢气是一个世界级难题。现在，一种新的制氢技术为氢能的开发和利用展示了前所未有的诱人前景。氢在自然界中含量最为丰富，它广泛存在于水、矿物燃料和各类碳水化合物中。但要想获得纯净的氢气，科学家们必须通过化学反应利用其他含氢化合物进行制备，现在使用的约96％氢气都由煤和天然气等非可再生能源产生，不仅无法解决能源短缺问题，由煤和天然气等非可再生燃料制造氢气还会排放出大量二氧化碳，带来严重的环境污染。水变氢，不简单
太阳源源不断地将光和热输送到地球，为我们带来光明和温暖。每一秒钟，太阳照射到地球表面的能量就相当于500万吨煤燃烧所释放的能量。这样计算，一年照射到地球上的太阳能量接近人类年消耗总量的1万多倍。在矿物能源日趋枯竭、环境恶化加剧的情况下，资源丰富、干净清洁的太阳能势必会在未来的能源结构中扮演重要角色。
但长久以来，对于取之不尽用之不竭的太阳能，我们仍缺乏高效的转化和储存利用的手段。要使水中的氢氧键和氢键分离需要消化很大的外界能量。最初，在进行分解时必须符合以下两个条件： 是实验处于高温环境；二是水受到波长小于165毫米的远紫外光照射。后者的缺陷显而易见：紫外线在太阳光谱中仅占4％的比例，远低于占43％的可见光，不能使太阳光得到充分利用。1972年，日本科学家藤岛昭和本多健一报道了发生于二氧化钛半导体单晶电极上的光分解水生成氢气的现象。虽然产氢效率极低，但这个里程碑式的发现，让人们看到了利用常温可见光照射水来制备氢气的契机，光催化分解水制氢研究迎来了新纪元。光催化分解水制氢以取之不尽的太阳能为诱导、半导体催化材料为媒介，将水分解为氢气和氧气。而且。提取出的氢气作为能源使用后还会重新回到水的形态，不会过多消耗能源，也不会带来环境污染。因此，光催化分解水制氢的方法一浮出水面，就受到各国科学家的关注。转化率，不理想
要想从水中分离出氢气，需要耗费大量的能源。要使水在可见光的照射下能够彻底分解，必须在水里加入半导体光催化剂，加快水的分解，提高氢气的产率。光催化作用属于光化学反应，其作用机理是借助光的作用改变化学反应的途径，或使原有的反应速率加快。在反应过程中，除了光的作用外，还需要光催化剂的参与。光催化剂通常为固体半导体，能够在光的激发下加速反应的进行，而其本身不会发生性质上的改变。
最先在水制氢过程中充当光催化材料的是二氧化钛。它可以从水蒸气、纯水、水溶液等多种反应条件下制备氢气。为了提高光解水制氢的效率，国内外做了大量的二氧化钛改性工作，目的是要提高它的催化活性。但是改性后的二氧化钛在光催化分解水的反应中，制氢效率仍不够理想。
同时，科学家也从未停止对于其他光催化剂的探索，继二氧化钛之后，又陆续开发出氮化物系列、硫化物系列等光催化材料。然而，到目前为止，较低的光催化效率仍是制约该制氢技术应用和发展的瓶颈，且没有一种催化剂的活性能够满足商业化和工业化的要求，何时能进入应用更是难以预测。人们不禁要问，找一种性能优良的光催化剂就这么难吗?
虽然人们有能力从化学角度准确判断物质的属性，但具体到实际操作过程中，材料的性质就会变得难以捉摸，同一种物质经过不同的处理方法会发生各种意想不到的变化。比如有的材料性能不稳定，反应还没开始本身就先被消耗掉了；有的材料虽然满足分解水的要求，却没有分解水制氢的反应活性。当然，寻找材料的过程也不是全无规律可循。可以通过观察材料的颜色变化判断该材料能否吸收可见光，比如白色的材料就肯定不能用作可见光催化剂，因为白色意味着该材料对可见光根本不能吸收。但最终还是需要通过大量的研究实验，孜孜不倦地尝试。
另外，助催化剂在光催化分解水制氢反应体系中，同样起着非常重要的作用。通常，光催化剂自身只有较低的分解水制氢的活性，而近年来人们发现对光催化剂进行一些金属物质的复合负载，光催化剂就能表现出较高的制氢活性。例如一些重金属元素如钯、钌、铑等，以及部分金属的氧化物如氧化镍、二氧化钌、三氧化二铬等，都可以作为常规的助催化剂。最近，研究人员利用化学还原方法，把三氧化二铬与钯的复合助催化剂，成功负载在硫化镉表面，将光催化分解水制氢的效率大幅提高到56％。研究发现，在水中如果添加了亚硫酸盐或其他易被氧化的材料，光照产生氢气的速度又将进一步提高。从最早在紫外光下制氢效率不到1％，到现在的56％，不可不说是个振奋人心的跨越。新合金，最期待
不久前，美国科学家研制出了种新的氮化镓锑合金，其能更方便地利用太阳光将水分解为氧气和氧气，这种新的水解制氢方法，不仅成本低廉，且不会排放出二氧化碳。科学家们在美国能源部的资助下，借用最先进的理论计算证明，在氮化镓化合物中，2％的氮化镓由锑替代，这样结合而成的新合金将拥有适宜的电学特性。当其浸入水中并暴露于阳光下时，会通过光电化学反应，借用太阳能将水分子中的氢原子和氧原子之间的化学键分开，将水分解为氢气和氧气。
氮化镓是一种半导体，自上世纪90年代以来，已被广泛应用于制造发光二极管。锑最近几年也越来越多地被用于微电子设备内。而这种氮化镓锑合金是首个简单且容易制造的可通过光电反应水解制氢的材料。而且，在光电化学反应中，这种合金是催化剂，这意味着它并不会被消耗，因此可被不断地回收利用。科学家们已经制造出了这种合金，并正在测试其将水解制氢的效率。领导该研究的美国肯塔基大学计算机科学中心的马杜麦农表示：“以前，科学家们利用光电反应水解制氢使用的都是复杂材料。但我们决定另辟蹊径，尝试利用易制造的材料来完成这个任务，并希望将这些材料内的电子排列进行微调，以获得令人满意的结果。”
现在，距离藤岛昭和本多健一第一次成功实现光解水制成氢气已经整整40年，虽然光催化分解水制氢的研究依旧处在实验室中，但人们始终对其抱着极大热情。希望科学家们能酝酿出更大的突破，使氢能的推广应用早日成为可能。
长期以来，从水中分解出氢气是一个世界级难题。现在，一种新的制氢技术为氢能的开发和利用展示了前所未有的诱人前景。氢在自然界中含量最为丰富，它广泛存在于水、矿物燃料和各类碳水化合物中。但要想获得纯净的氢气，科学家们必须通过化学反应利用其他含氢化合物进行制备，现在使用的约96％氢气都由煤和天然气等非可再生能源产生，不仅无法解决能源短缺问题，由煤和天然气等非可再生燃料制造氢气还会排放出大量二氧化碳，带来严重的环境污染。水变氢，不简单
太阳源源不断地将光和热输送到地球，为我们带来光明和温暖。每一秒钟，太阳照射到地球表面的能量就相当于500万吨煤燃烧所释放的能量。这样计算，一年照射到地球上的太阳能量接近人类年消耗总量的1万多倍。在矿物能源日趋枯竭、环境恶化加剧的情况下，资源丰富、干净清洁的太阳能势必会在未来的能源结构中扮演重要角色。
但长久以来，对于取之不尽用之不竭的太阳能，我们仍缺乏高效的转化和储存利用的手段。要使水中的氢氧键和氢键分离需要消化很大的外界能量。最初，在进行分解时必须符合以下两个条件： 是实验处于高温环境；二是水受到波长小于165毫米的远紫外光照射。后者的缺陷显而易见：紫外线在太阳光谱中仅占4％的比例，远低于占43％的可见光，不能使太阳光得到充分利用。1972年，日本科学家藤岛昭和本多健一报道了发生于二氧化钛半导体单晶电极上的光分解水生成氢气的现象。虽然产氢效率极低，但这个里程碑式的发现，让人们看到了利用常温可见光照射水来制备氢气的契机，光催化分解水制氢研究迎来了新纪元。光催化分解水制氢以取之不尽的太阳能为诱导、半导体催化材料为媒介，将水分解为氢气和氧气。而且。提取出的氢气作为能源使用后还会重新回到水的形态，不会过多消耗能源，也不会带来环境污染。因此，光催化分解水制氢的方法一浮出水面，就受到各国科学家的关注。转化率，不理想
要想从水中分离出氢气，需要耗费大量的能源。要使水在可见光的照射下能够彻底分解，必须在水里加入半导体光催化剂，加快水的分解，提高氢气的产率。光催化作用属于光化学反应，其作用机理是借助光的作用改变化学反应的途径，或使原有的反应速率加快。在反应过程中，除了光的作用外，还需要光催化剂的参与。光催化剂通常为固体半导体，能够在光的激发下加速反应的进行，而其本身不会发生性质上的改变。
最先在水制氢过程中充当光催化材料的是二氧化钛。它可以从水蒸气、纯水、水溶液等多种反应条件下制备氢气。为了提高光解水制氢的效率，国内外做了大量的二氧化钛改性工作，目的是要提高它的催化活性。但是改性后的二氧化钛在光催化分解水的反应中，制氢效率仍不够理想。
同时，科学家也从未停止对于其他光催化剂的探索，继二氧化钛之后，又陆续开发出氮化物系列、硫化物系列等光催化材料。然而，到目前为止，较低的光催化效率仍是制约该制氢技术应用和发展的瓶颈，且没有一种催化剂的活性能够满足商业化和工业化的要求，何时能进入应用更是难以预测。人们不禁要问，找一种性能优良的光催化剂就这么难吗?
虽然人们有能力从化学角度准确判断物质的属性，但具体到实际操作过程中，材料的性质就会变得难以捉摸，同一种物质经过不同的处理方法会发生各种意想不到的变化。比如有的材料性能不稳定，反应还没开始本身就先被消耗掉了；有的材料虽然满足分解水的要求，却没有分解水制氢的反应活性。当然，寻找材料的过程也不是全无规律可循。可以通过观察材料的颜色变化判断该材料能否吸收可见光，比如白色的材料就肯定不能用作可见光催化剂，因为白色意味着该材料对可见光根本不能吸收。但最终还是需要通过大量的研究实验，孜孜不倦地尝试。
另外，助催化剂在光催化分解水制氢反应体系中，同样起着非常重要的作用。通常，光催化剂自身只有较低的分解水制氢的活性，而近年来人们发现对光催化剂进行一些金属物质的复合负载，光催化剂就能表现出较高的制氢活性。例如一些重金属元素如钯、钌、铑等，以及部分金属的氧化物如氧化镍、二氧化钌、三氧化二铬等，都可以作为常规的助催化剂。最近，研究人员利用化学还原方法，把三氧化二铬与钯的复合助催化剂，成功负载在硫化镉表面，将光催化分解水制氢的效率大幅提高到56％。研究发现，在水中如果添加了亚硫酸盐或其他易被氧化的材料，光照产生氢气的速度又将进一步提高。从最早在紫外光下制氢效率不到1％，到现在的56％，不可不说是个振奋人心的跨越。新合金，最期待
不久前，美国科学家研制出了种新的氮化镓锑合金，其能更方便地利用太阳光将水分解为氧气和氧气，这种新的水解制氢方法，不仅成本低廉，且不会排放出二氧化碳。科学家们在美国能源部的资助下，借用最先进的理论计算证明，在氮化镓化合物中，2％的氮化镓由锑替代，这样结合而成的新合金将拥有适宜的电学特性。当其浸入水中并暴露于阳光下时，会通过光电化学反应，借用太阳能将水分子中的氢原子和氧原子之间的化学键分开，将水分解为氢气和氧气。
氮化镓是一种半导体，自上世纪90年代以来，已被广泛应用于制造发光二极管。锑最近几年也越来越多地被用于微电子设备内。而这种氮化镓锑合金是首个简单且容易制造的可通过光电反应水解制氢的材料。而且，在光电化学反应中，这种合金是催化剂，这意味着它并不会被消耗，因此可被不断地回收利用。科学家们已经制造出了这种合金，并正在测试其将水解制氢的效率。领导该研究的美国肯塔基大学计算机科学中心的马杜麦农表示：“以前，科学家们利用光电反应水解制氢使用的都是复杂材料。但我们决定另辟蹊径，尝试利用易制造的材料来完成这个任务，并希望将这些材料内的电子排列进行微调，以获得令人满意的结果。”
现在，距离藤岛昭和本多健一第一次成功实现光解水制成氢气已经整整40年，虽然光催化分解水制氢的研究依旧处在实验室中，但人们始终对其抱着极大热情。希望科学家们能酝酿出更大的突破，使氢能的推广应用早日成为可能。