全金属基Z型光催化体系.ppt

单击此处编辑母版标题样式,*,单击此处编辑母版文本样式,第二级,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,*,All-Solid-State Z-Scheme Photocatalytic Systems,1,Introduction,背景,煤与石油的过度采集,一些新能源例如受到地理和生态因素的限制,考虑到太阳能的可持续性，光催化材料有很大的应用潜力,2,光催化反应的简要机理,光催化反应是发生在光催化材料表面的光驱动过程，分解水产生氢气，把太阳能转化成电能，将,CO,2,转化成有机燃料,3,实际运用受到限制,光子能量应大于能隙（h,E,g,）,带隙窄,反应物氧化还原电位位于导带底（,BCB,）和价带顶（,TVB,）之间,带隙宽,光生电子易从导带回到价带,单组份光催化材料难以满足上述要求,4,多组分光催化体系,空间上隔离了,e,-,和,h,+,，但电位上拉近了,BCB,和,TVB,的,“,距离,”,降低了氧化还原能力,5,自然界中的,Z,型光催化体系原理,光合作用,富电子区,富空穴区,6,PS-A/D-PS,型光催化体系,常用的,A/D,对：,IO,3-,/I,-,Fe,3+,/Fe,2+,Co(bpy),3,3+,/,2+,Co(phen),3,3+,/,2+,NO,3-,/NO,2-,7,A/D,型电子中介上的电化学反应,正反应,A+e,-,D(CB of PS II)(1),D+h,+,A(VB of PS I)(2),逆反应,A+e,-,D(CB of PS I)(3),D+h,+,A(VB of PS II)(4),一些表面处理能抑制上述逆反应，但不能完全防止,8,A/D,型电子中介的缺陷,在宽的,ph,范围下难以保持长时间的稳定性,仅适用于溶液中（离子）,有逆反应，电子和空穴不能完全利用,在后续的研究中，又陆续提出了,PS-C-PS,体系和,PS-PS,体系,9,PS-C-PS,型光催化体系,两光催化材料（,PS,）通过导体（,C,）传递电子（欧姆接触）,10,C,型电子中介解决了很多,A/D,对带来的问题,逆反应不会出现,两个光催化过程中的原料,e,-,，,h,+,被充分保留下来,解决了,A/D,对带来的电子屏蔽效应影响,可以在气相和液相中工作,11,PS-C-PS,体系的制备,12,PS-C-PS,的结构,翼状结构（,WATO,）鳞片结构（,SATO,）,-,主要吸光部位,膜结构（,MATO,）,13,PS-PS,型光催化体系,PS,之间的接触界面难以避免地有瑕疵，能量是准连续的，类似导体的功能,14,PS-PS,体系的制备,PS,之间的界面性能决定电子转移效率,物理方法：利用颗粒间的静电吸附（需两界面带不同电荷）,化学方法：其中一,PS,为基底，另一,PS,以化学键连接附着在其表面,15,BiVO,4,-Ru/SrTiO,3,:Rh体系,由BiVO,4,与Ru/SrTiO,3,:Rh混合粉末混合而成,最高效,ph=3.5,原因：,Ru/SrTiO,3,:Rh等电点,ph=4,BiVO,4,电动势在,ph=2-9,时为负,16,TiO,2,-C,3,N,4,体系,TiO,4,P25,纳米级粉末与尿素粉末煅烧而成,PS,之间的界面以化学键连接，比物理吸附的方法更加坚固,17,Summary,光催化材料的要求：吸收波长宽、长时间稳定性、高电荷分离效率和强氧化还原性,单组份材料难以满足要求,从自然界的光合作用得到启发提出,Z,型光催化体系,A/D,型电子中介的缺陷,PS-C-PS,体系与,PS-PS,体系,这个领域尚处于初期阶段，距离实际应用还有很长的距离,18,