光解水制氫的光解水的原理

2021-03-04 09:20:47 字數 477 閱讀 1605

1樓:番茄

光催化反應可以分為兩類「降低能壘」(down hil1)和「升高能壘」(up hil1)反應。光催化氧化降解回有機物屬於降低能答壘反應,此類反應的△g<0,反應過程不可逆,這類反應中在光催化劑的作用下引發生成o2-、ho2 、oh·、和h+ 等活性基團。水分解生成h2和o2則是高能壘反應,該類反應的△g>0(△g=237 kj/mo1),此類反應將光能轉化為化學能。

要使水分解釋放出氫氣,熱力學要求作為光催化材料的半導體材料的導帶電位比氫電極電位eh+/h2稍負,而價帶電位則應比氧電極電位eo2/h2o稍正。光解水的原理為:光輻射在半導體上,當輻射的能量大於或相當於半導體的禁頻寬度時,半導體內電子受激發從價帶躍遷到導帶,而空穴則留在價帶,使電子和空穴發生分離,然後分別在半導體的不同位置將水還原成氫氣或者將水氧化成氧氣。

khan等提出了作為光催化分解水制氫材料需要滿足:高穩定性,不產生光腐蝕;**便宜;能夠滿足分解水的熱力學要求;能夠吸收太陽光。

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