光催化分解水制氢_精品文档PPT格式课件下载.ppt

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M=Nb,Ta）SrTiO3,BaTi4O9K4Nb6O17,K2La2Ti3O10,MTaO3,ZrO2,Ta2O5,TiO2（3.2eV）,SnO2（3.6eV）,Fe2O3（2.1-2.2eV）,CdS,CdSe,WO3,Cu2O,NanjingUniversityofAeronauticsandAstronauticsInstituteofNanoscience,主要的优化方法,掺杂（调控能带）（C,N,过渡金属或稀土掺杂等）包覆（降低超电势，增加稳定性，提高电子空穴分离效率，提供析氢活性中心）（贵金属等）染料分子或者稀土配合物敏化。

NanjingUniversityofAeronauticsandAstronauticsInstituteofNanoscience,加大电子和空穴的迁移率。

金属氧化物的导带和价带分别和金属的3d轨道、O的2p轨道相关。

金属的3d轨道重叠越多，电子的迁移率越高。

O2p轨道的重叠程度影响空穴的迁移率。

尽量减少半导体纳米粒子的缺陷，减少电子/空穴对的再结合位点。

NanjingUniversityofAeronauticsandAstronauticsInstituteofNanoscience,TiO2粒子中光生电子、空穴的衰减过程示意图,TiO2纳米粒子催化性能改进方法,制备更细的纳米粒子，提高比表面积，减少空穴迁移到表面的距离，减少电子空穴对再结合的机会；

掺杂过渡金属阳离子（Fe，Cr）；

掺杂C，N,S,P,F,Cl,NanjingUniversityofAeronauticsandAstronauticsInstituteofNanoscience,EnergydiagramofaPECcellforthephoto-electrolysisofwater.Thecellisbasedonann-typesemiconductingphoto-anode.,NanjingUniversityofAeronauticsandAstronauticsInstituteofNanoscience,NanjingUniversityofAeronauticsandAstronauticsInstituteofNanoscience,TiO2中光生电子、空穴的不同衰减过程的特征弛豫时间,电子、空穴的产生:

TiO2+hvhvb+ecb-fs载流子被捕获过程：

hvb+TiIVOHTiIVOH+10nsecb-+TiIVOHTiIIIOH轻度捕获100psms（动力学平衡）ecb-+TiIVTiIII深度捕获10ns（不可逆）电子、空穴的复合:

ecb-+h+hvorpsecb-+TiIVOH+TiIVOH100nsshvb+TiIIIOHTiIVOH10ns表面电荷转移：

etr-+OxTiIVOH+Ox-很慢ms,主要过程特征时间尺度,TiIVOH+RedTiIVOH+Red+100ns,Nano-sizedTiO2photocatalyst:

opportunity&

challenge,reporter：

youshunLuansuperviser：

Prof.hengyongXu,DalianInstituteofChemicalPhysicsChineseAcademyofSciences,SeminarII,4/2006,Aim:

Netsolar-to-hydrogenconversionefficiencyof10%,Maincontent,IntroductionAdvantage&

shortageofTiO2ModificationmethodsConclusion&

outlook,其,其,石油,煤,天然气,其他,世界,Situationofenergyresource&

environment,Solarenergyisanabundant,economic,cleanreversibleresourcePhotocatalysis（UV-vis）isapromisingfieldforourenergysupply（H2OH2）andcontrolofpollution（VOCoxidation）,Mechanismofphotocatalysis,WhyTiO2?

1n-typeTiO2electrode2platinumblackcounterelectrode3ionicallyconductingseparator4gasburet5loadresistance6voltmeter,FujishimaA.HondaK.,Nature，1972，37

（1）:

238-245.,Goodphotoactivity（bandgap=3.2ev）oxidationofmostVOC&

waterPhoto&

chemicalstability,non-toxicityLowcost,easeofavailabilityPhotocatalysisgoestoTiO2era!

ChallengeofTiO2!

BecauseTiO2hasahighbandgap（3.2eV）,itisexcitedonlybyUVlight（388nm）toinjectelectronsintotheconductionband.Thus,thislimitstheuseofsunlight（35%）orvisiblelightasanirradiationsourceinphotocatalyticreactionsonTiO2.Inaddition,thehighrateofelectronholerecombinationonTiO2particlesresultsinalowefficiencyofphotocatalysis,ModificationDecreasebandgapRestricte-/h+recombinationTransitionmetalNoblemetalNon-metalSemi-conductorcombination,Ti3d,CB,O2p,UV,VB,NHE,H+/H2,O2/OH-,CB,VB,h+,e-,UV,MechanismofMn+doping,MnCr3+,Co2+Fe3+.,V5+,Mn4+,Fe3+-dopedTiO2,H.Yamashita,etalJ.PhotochemPhotobioA:

Chem.148（2002）257261,Mo6+-dopedTiO2,Y.Yang,etalJ.PhotochemPhotobioA:

Chem.163（2004）517522,Ef,E,Eo,Ef,VB,CB,s,b,m,N-metal,n-semiconductor,SchottkyBarrierfromnoblemetal&

n-semiconductor,-,-,metal,SchottkyBarrier,h,Effectivelyrestricte-/h+recombination,Ag-TiO2,H.M.Sung,etalJ.PhotochemPhotobioA:

Chem.163（2004）3744,Ru-TiO2,T.Ohno,etalJ.PhotochemPhotobioA:

Chem.127（1999）107110,Ti3d,VB,CB,O2p,UV,e-,CB,VB,h+,UV,NHE,H+/H2,O2/OH-,Xn-=N3-,C4-,S2-,P3-,F-,N2p,Vis,Vis,MechanismofXn-doping,F-dopedTiO2,D.Li,etalJ.Fluor.Chem.126（2005）6977,N3-dopedTiO2,D.Li,Mater.Sci.Eng.B117（2005）6775,Cappedsemiconductor,Coupledsemiconductor,Mechanismofsemiconductorcombination,TiO2-WO3,X.Z.L