編號：FTJS07409
篇名：金屬硒化物用于以石墨烯為電子介質(zhì)的光催化Z機制全分解水體系
作者：陳閃山 久富隆史 馬貴軍 王征 潘振華 高田剛 堂免一成
關(guān)鍵詞： 產(chǎn)氫 光催化 硒化物 水分解 Z機制
機構(gòu)： 信州大學(xué)能源與環(huán)境科學(xué)中心 東京大學(xué)工學(xué)院
摘要： 基于粉末半導(dǎo)體催化劑的太陽能光催化分解水技術(shù)因具有廉價和適宜大規(guī)模生產(chǎn)等優(yōu)點正日益成為未來重要的制氫技術(shù)之一.開發(fā)高效光催化分解水體系的一個重要前提是使用窄帶隙半導(dǎo)體材料,從而能最大化地吸收和利用太陽光譜.近年來,一些諸如氮(氧)化物、硫(氧)化物和硒化物等窄帶隙半導(dǎo)體材料陸續(xù)被開發(fā)和拓展到光催化全分解水體系中.然而,考慮到隨著吸收波長的提高而導(dǎo)致氧化還原反應(yīng)驅(qū)動力減小的挑戰(zhàn),開發(fā)基于窄帶隙半導(dǎo)體催化劑的高效全分解水體系依然是當今光催化研究領(lǐng)域的主題之一.金屬硒化物作為一類窄帶隙半導(dǎo)體材料,較同類氧化物和硫化物具有更長的吸收帶邊.前期我們課題組利用金層錨定的硒化鋅和銅鎵硒固溶體(ZnSe:CGSe)產(chǎn)氫催化劑與CoOx/BiVO4產(chǎn)氧催化劑組合實現(xiàn)了首例基于硒化物的可見光驅(qū)動Z機制全分解純水.為了進一步探索更多基于硒化物構(gòu)筑Z機制全分解水催化體系的可能,本文通過調(diào)變Zn/(Zn+Cu)和Ga/Cu摩爾比制備了吸收帶邊在480-730 nm范圍內(nèi)可調(diào)的系列ZnSe:CGSe樣品,并以此硒化物為產(chǎn)氫催化劑,結(jié)合CoOx/BiVO4產(chǎn)氧催化劑以及還原石墨烯(RGO)電子介質(zhì)成功構(gòu)筑了另一種Z機制全分解純水催化體系.該體系與前期報道的體系相比,避免了真空蒸鍍工藝過程,構(gòu)筑起來更為簡單便捷.研究表明,光催化分解水效率與對應(yīng)硒化物光陰極的光電性能密切相關(guān),而與有犧牲試劑存在下的硒化物產(chǎn)氫活性不呈線性關(guān)系.
