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1、姓名:張哲 1.什么是光催化劑? 2.研究意義 3.研究背景 4.研究現(xiàn)狀圖1.導(dǎo)體、半導(dǎo)體、絕緣體能帶結(jié)構(gòu) 在半導(dǎo)體被光照激發(fā)時(shí),激發(fā)光的波長(zhǎng)由半導(dǎo)體本身的性質(zhì)決定。半導(dǎo)體的禁帶寬度與光吸收閥值的關(guān)系可表示為:入(nm)=1240/Eg(eV)。半導(dǎo)體光照激發(fā)態(tài)光生空穴和電子參與光催化反應(yīng)發(fā)生復(fù)合產(chǎn)生能量圖2.半導(dǎo)體光催化原理示意圖 光催化分解水的反應(yīng)是將光能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能,當(dāng)光能大于半導(dǎo)體光催化劑禁帶寬度時(shí),價(jià)帶吸收光能將電子激發(fā)到導(dǎo)帶,導(dǎo)帶中產(chǎn)生光生電子,價(jià)帶中產(chǎn)生空穴,電子還原水產(chǎn)生氫氣,空穴氧化水產(chǎn)生氧氣2hv2e-+ 2hole+2hole+ + H2O1/2O2 + 2H+2H+2
2、e-H2半導(dǎo)體吸收光子光生電子-空穴對(duì)電荷分離-光致電子和空穴移動(dòng)+H2O在催化劑表面發(fā)生化學(xué)反應(yīng)H2和O2圖3.光催化水解制氫原理 影響光催化劑活性的主要因素:能帶結(jié)構(gòu)晶格缺陷催化劑粒徑比表面積光照強(qiáng)度u對(duì)光能(尤其是可見(jiàn)光)的利用率不高研制、設(shè)計(jì)、開(kāi)發(fā)高效的光響應(yīng)光催化劑,且必須滿(mǎn)足禁帶較窄、能有效利用可見(jiàn)光資源。u光生載流子分離效率較低使用新的、更為有效的方法阻止電子和空穴的分離,從而提高光催化反應(yīng)效率u產(chǎn)氫效率低、催化劑生產(chǎn)成本高、反應(yīng)條件比較苛刻深入研究光催化分解水機(jī)理,揭示光催化劑結(jié)構(gòu)與性能之間的關(guān)系,探索新型低成本高產(chǎn)氫率的光催化劑探索具有高吸光率和寬吸光帶的小尺寸、顆粒狀光催化材料;探索太陽(yáng)能供電光催化電解水制氫相關(guān)
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