石墨烯在光催化水解制氢中的应用_王保伟

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1、化工进展2012年第31卷第10期CHEMICALINDUSTRYANDENGINEERINGPROGRESS·2245·进展与述评石墨烯在光催化水解制氢中的应用王保伟，孙启梅（天津大学化工学院，绿色合成与转化教育部重点实验室，天津300072）摘要：由于石墨烯优异的电子结构和电子传输性能，使得其在光催化领域的研究得到了广泛的关注。本文简要介绍了最新以石墨烯为基础的复合光催化剂的制备方法及其在催化水分解制氢方面的应用，重点评述了石墨烯及其氧化物、TiO2与石墨烯类复合物、CdS与石墨烯类复合物、含氧金属酸盐与石

2、墨烯类复合物等的光催化性能，简要说明了光敏化、贵金属负载、非金属掺杂等对复合物光催化性能的影响。最后，指出对于石墨烯与纳米材料复合物的结构及光催化作用的机理都有待于进一步的研究，以便充分利用石墨烯的二维平面结构制得具有较高光催化水解制氢活性的催化剂。关键词：石墨烯；光催化；氢气中图分类号：O6.1文献标志码：A文章编号：1000–6613（2012）10–2245–08ApplicationofgrapheneinphotocatalyticwatersplittingproducinghydrogenWANG

3、Baowei，SUNQimei（KeyLaboratoryforGreenChemicalTechnologyofMinistryofEducation，SchoolofChemicalEngineeringandTechnology，TianjinUniversity，Tianjin300072，China）Abstract：Graphenehasdrawnextensiveattentioninthefieldofphotocatalysisduetoitsexcellentelectronicstruct

4、ureandelectronictransmissionperformance.Thelatestdevelopmentofgraphene-basednanocomposite，suchasgrapheneandgrapheneoxide，TiO2/graphene，CdS/grapheneandmetallate/graphene，intheapplicationofwatersplittingforhydrogenwassummarized.Photosensitization，loadingnoblem

5、etalanddopingnonmetal，andhowtheyinfluencethephotocatalysisactivityofgraphene-basednanocompositeswerediscussed.Finally，thestructureofgraphene-basednanocompositeanditsunderlyingmechanismofphotocatalyticenhancementweretwoimportantfactorsneedingfurtherstudy.Thep

6、hotocatalystswithhigherphotocatalyticactivityforwatersplittingproducingH2couldbeexpected.Keywords：graphene；photocatalysis；hydrogen光催化分解水制氢在解决当前紧张的能源需用受到限制。研究者对存在的问题也提出了相应的[1]求和环境污染问题方面有很大的可行性。寻找合尝试性解决方案，如掺杂金属、非金属离子、贵重适的光催化剂催化分解水制氢也因此得到了广泛的金属负载、染料敏化、复合半导体以及通过

7、各种修研究。导带电位比水的还原电位更负且在水体系中饰方法改善光催化剂表面结构等。这些方法可不同能稳定存在的半导体材料被认为是合适的光催化产程度地增加催化剂的表面积、孔隙率及反应活性位，氢材料。但当前所研究的光催化材料普遍存在着对将催化剂对光的吸收边缘延长至可见光区，从而提可见光吸收能力低，光激发电子-空穴结合速率快、收稿日期：2012-04-10；修改稿日期：2012-05-10。催化剂表面活性位数量较低等问题，使得光催化效第一作者及联系人：王保伟（1971—），男，副教授，从事等离子体、率低，产氢活性不高，使

8、其在光催化产氢方面的应碳一化工及光催化方面的研究。E-mailwangbw@tju.edu.cn。·2246·化工进展2012年第31卷高催化剂光催化分解水的效率。（2）先将具有良好结构的光催化剂沉积在石石墨烯（GR）是由单层碳原子紧密堆积成的二墨烯氧化物表面上，由于石墨烯氧化物表面大量含维蜂窝状晶格结构的碳质材料。自2004年Geim氧官能团的存在使得催化剂能均匀地分布在石墨烯[2]