表面反应在半导体光催化水分解过程中的重要性.pdf

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1、物理化学学~(WuliHuaxueXuebao)ActaP．一Chim．Sin．2016，32(1)，2—13January2[Perspective]doi：10-3866／PKU．WHXB201510192www．whxb．pku．edu．cn表面反应在半导体光催化水分解过程中的重要性常晓侠巩金龙(天津大学化工学院，绿色合成与转化教育部重点实验室，天津化学化工协同创新中心，天津300072)摘要：利用光解水制氢将太阳能直接转化并储存为氢和氧的化学能是解决能源危机和环境污染的有效途径之一光解水制氢过程中光生载流子在

2、材料表面处发生的氧化还原反应尤为复杂，由于表面反应拥有较高的过。电位以及缓慢的气体脱附速率而成为整个光解水过程中的速控步骤，因此得到了研究者的重点关注和研究。本文就催化剂表面反应过程调控的科学问题进行简要总结和展望。结合光催化水分解基本原理，(i)阐述了促进表面水分解反应速率的主要方法；(ii)介绍了表面助催化剂的作用和分类；(iii)讨论了材料表面态的钝化和保护层的包覆对表面水分解反应的影响。最后对光催化水分解表面反应研究的未来发展方向提出了若干设根。关键词：光催化水分解；表面反应；光催化剂；助催化剂；表面态；保护

3、层中图分类号：0643OntheImportanceofSurfaceReactionsonSemiconductorPhOtocatalystsforSolarWaterSplittingCHANGXiao—XiaGONGJin—Long(CollaborativeInnovationCenterofChemicalScienceandEngineering,KeyLaboratoryforGreenChemicalTechnologyofMinistryofEducation，SchoolofChemicalEn

4、gineeringandTechnology,TianjinUniversity，Tianjin300072，P．R．China)Abstract：0ReofthemostappealingwaystoresolvetheworldwideenergycrisisandenvironmentaIpollutionisbyconve~ingsolarenergyintostorablechemicalenergyashydrogenthroughsolarwatersplitting．Theredoxreactions

5、ofphOtOgeneratedchargecarriersoccurringonthesurfaceofphOtOcataIystsduringtheprocessofsolarwatersplittingareparticularlycomplex．Owingtothehighreactionoverpotentialsandsluggishdesorptionkineticsofgasproducts，surfacereactionistherate—determiningstepinthesolarwater

6、splittingprocess．Therefore，agreatdealofattentionhasbeenfocusedonthisspecificresearcharea．Therecentadvancesandprospectsforfuturedirectionsregardingtheimportanceofsurfacereactionsforsolarwatersplittingarepresented．Themainstrategiestoenhancethesurfacewatersplittin

7、greactionkineticsaresummarized．TherolesandclassificatiOnsOfsurfacecocatalysts．aswellastheeffectsofpassivatingthesurfacestatesandcoatingsurfaceprotectivelayers，arediscussedbyintegratingtheprinciplesofph0tOcatalVsis．Prospectsforthefuturedevelopmentofsurfacereacti

8、onresearcharealsoproposed．KeyWords：Photocatalyticwatersplitting；Surfacereaction；Photocatalyst；Cocatalyst；SurfacestateProtectivelayer引言源的需求与日俱增，然而化石能源的过度消耗造随着经济的发展、社会的进步，人类对于