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光解水的原理
来源:氢产业网 发表时间:2017-7-31 21:38:25 阅读:6639

 

光催化反应可以分为两类“降低能垒”(down hil1)和“升高能垒”(up hil1)反应。光催化氧化降解有

机物属于降低能垒反应,此类反应的△G<0,反应过程不可逆,这类反应中在光催化剂的作用下引发生成

O2-、HO2 、OH·、和H+ 等活性基团。水分解生成H2和O2则是高能垒反应,该类反应的△G>0(△G=237

kJ/mo1),此类反应将光能转化为化学能。


要使水分解释放出氢气,热力学要求作为光催化材料的半导体材料的导带电位比氢电极电位EH+/H2稍负

,而价带电位则应比氧电极电位Eo2/H2O稍正。光解水的原理为:光辐射在半导体上,当辐射的能量大于

或相当于半导体的禁带宽度时,半导体内电子受激发从价带跃迁到导带,而空穴则留在价带,使电子和

空穴发生分离,然后分别在半导体的不同位置将水还原成氢气或者将水氧化成氧气。Khan等提出了作为

光催化分解水制氢材料需要满足:高稳定性,不产生光腐蚀;价格便宜;能够满足分解水的热力学要求

;能够吸收太阳光。

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