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光解水的原理
来源:氢产业网 发表时间:2017-10-30 14:43:38 阅读:6543
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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