光解水制氫材料表征方法的研究進(jìn)展

李思凡

（朝陽師范高等專科學(xué)校生化工程系，遼寧 朝陽 122000）

隨著全球經(jīng)濟(jì)、科技的高速發(fā)展，煤炭、石油等傳統(tǒng)化石能源已日漸枯竭，持續(xù)開發(fā)會引起環(huán)境問題，因此，人類對綠色清潔、可持續(xù)能源的需求與日俱增。氫能以無污染、燃值高、貯存運(yùn)輸方便等優(yōu)點(diǎn)成為最理想的能源之一。在眾多制氫方法中，光解水制氫可將取之不盡的太陽能轉(zhuǎn)化為氫能，以反應(yīng)條件溫和、反應(yīng)過程無污染的優(yōu)勢，成為越來越多學(xué)者的研究熱點(diǎn)[1-2]。有效實(shí)現(xiàn)光解水制氫的主要核心技術(shù)在于光催化材料的研制。自1972年日本學(xué)者實(shí)現(xiàn)TiO2光催化反應(yīng)的應(yīng)用以來[3]，光解水制氫領(lǐng)域已開發(fā)出了很多性能優(yōu)良的半導(dǎo)體光催化材料[4]，經(jīng)歷了從簡單氧化物、復(fù)合氧化物到層狀化合物的過程。

光催化材料的性能與其微觀結(jié)構(gòu)關(guān)系密切，直接影響利用太陽能制氫的效率，因此研究表征光解水制氫材料的微觀結(jié)構(gòu)，對認(rèn)識材料的表觀形貌、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和化學(xué)組成，推動其應(yīng)用有著重要的指導(dǎo)意義。表征光解水制氫材料的方法有多種，本文主要概述了掃描電子顯微鏡、透射電子顯微鏡、X射線衍射能譜、紫外-可見漫反射光譜、X射線光電子能譜、比表面積、傅立葉紅外變換光譜、熱重分析和光致發(fā)光光譜等表征手段，以期為研究光催化反應(yīng)機(jī)理，研制吸光性強(qiáng)、低廉高效的光催化制氫材料體系提供參考。

1 光解水制氫技術(shù)

光解水制氫的核心是半導(dǎo)體材料的利用，其獨(dú)特的結(jié)構(gòu)能夠產(chǎn)生光響應(yīng)，從而發(fā)生光誘導(dǎo)氧化和還原反應(yīng)，實(shí)現(xiàn)光能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能的過程。……