新型半导体光催化方法的研究

丙醇的心脏

探索可见光区宽谱高效光电解水半导体光催化剂和电解液的研究仍将是不变的主题之一，主要研究方法仍然是掺杂改性或者结构改性。而太阳能及混合动力半导体光催化电解水制氢技术研究将成为主要技术路线之一。在该领域的研究中，已经并将继续有新的半导体光催化剂制备方法和新的半导体光催化方法研究出现。

目前，电解水制氢多以碱性电解液为基础。新型半导体光催化方法的研究也已经起步。半导体光催化剂的研究有了较快发展，距半导体光催化电解水制氢的规模生产已不很遥远。其原因主要有:

(1)大多数光催化剂仅能吸收占太阳光3%左右的紫外光，光能吸收率低，所以光氢转化效率很低；但是，未被吸收的光能可以为光伏电池吸收转换为电能辅助电解水和增强光催化电解水。

(2)高温下氢氧的分离较难实现，耐高温材料与设备成本过高；但是，电解水不需要高温条件，可以在室温附近很容易地实现，且电解生成的氧直接被金属阳极消耗，使得氢氧分离迎刃而解。

(3)催化剂消耗显著，成本居高不下；但是，合理的系统方案可以在制备氢气的过程中同时制备所需要的半导体光催化剂，用于弥补催化剂的消耗。

(4)阳极氧化比较难抑制，一方面电极材料消耗显著，另一方面氧化产物影响电解水效率。不过，合理的系统方案可以将阳极氧化有效利用起来，阳极氧化已经不需要抑制，生成的催化剂足以弥补电极的消耗。

(5)常规能源消耗显著，不利于保护环境和可持续发展。可是，合理的方案不需要消耗常规能源，而是利用取之不尽、用之不竭的太阳光能，属于全太阳能半导体光催化电解水制氢，是发展清洁、高效、可再生氢能源的切实可行途径之一。而且，必要情况下还可以考虑综合利用潮汐能和风能辅助太阳能半导体光催化电解水制氢。

由此可见，在半导体光催化水解制氢技术研究方面，国外未来几年的主要发展趋势在于：

(1)探索具有高吸光效率和宽吸光带的小尺寸、颗粒状半导体光催化材料。

(2)探索高效产氢的半导体光解液体系。

(3)探索太阳能供电半导体光催化电解水制氢相关技术。

(4)新型半导体光催化方法与技术研究。

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