編號(hào)：CYYJ03037
篇名：環(huán)保型碳納米材料在光催化制氫方面的應(yīng)用
作者：熊勝 湯榕菂 龔道新 鄧垚成 鄭蔣夫 李玲 周展鵬 楊麗華 蘇龍
關(guān)鍵詞： 碳納米材料 光催化 制氫
機(jī)構(gòu)： 湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)資源環(huán)境學(xué)院
摘要： 化石能源的發(fā)現(xiàn)和應(yīng)用是工業(yè)文明快速發(fā)展的基礎(chǔ).然而,化石燃料的過(guò)渡開(kāi)發(fā)和消耗導(dǎo)致能源短缺和環(huán)境污染問(wèn)題日益突出.因此,迫切需要采用清潔能源替代化石能源.其中,氫氣(H2)因具有熱值高、無(wú)污染等優(yōu)點(diǎn)而被認(rèn)為是最有前途的清潔能源之一.目前,應(yīng)用較多且比較成熟的制氫技術(shù)有電催化法、部分氧化法、自熱重整法、甲醇重整法、蒸汽重整法和生物法.但是,這些技術(shù)的能耗和成本都比較高.光催化制氫技術(shù)可實(shí)現(xiàn)太陽(yáng)能的轉(zhuǎn)化和利用,被認(rèn)為是解決能源短缺和環(huán)境污染問(wèn)題的有效方法之一,受到廣泛關(guān)注.光催化制氫主要采用貴金屬催化劑,但貴金屬稀缺且成本高,嚴(yán)重限制了其大規(guī)模應(yīng)用.因此,迫切需要尋找一種便宜、高效和穩(wěn)定的光催化制氫催化劑.碳納米結(jié)構(gòu)材料(CNMs)具有優(yōu)異的結(jié)構(gòu)和半導(dǎo)體性能,包括良好的導(dǎo)電性、較大的比表面積、較好的熱穩(wěn)定性和化學(xué)穩(wěn)定性,可以有效地參與光催化制氫.此外,CNMs和光催化劑的結(jié)合可以增強(qiáng)反應(yīng)物的吸附位點(diǎn)和活性中心,加速電荷分離和傳輸,抑制光激發(fā)的電子-空穴對(duì)的復(fù)合.同時(shí),CNMs可以減少催化劑顆粒的聚集,改善催化劑顆粒的分布.CNMs還具有光敏性或光熱效應(yīng),可以大大提高光催化制氫的效率.特別是CNMs價(jià)格低,可大幅度降低用于光催化分解制氫催化劑的成本,使實(shí)現(xiàn)工業(yè)化應(yīng)用成為可能,因而,大量CNMs用于光催化水分解制氫領(lǐng)域.本文綜述了碳點(diǎn)、富勒烯、納米管、石墨烯和石墨炔等碳納米材料在光催化制氫領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用,總結(jié)了其在光催化制氫過(guò)程中作為光催化劑、助催化劑和光敏劑的應(yīng)用.介紹了近年研究人員在光催化制氫中所采取的增強(qiáng)CNMs活性的策略.最后,展望了CNMs在光催化制氫方面所面臨的挑戰(zhàn)和機(jī)遇.
