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1、太阳能制氢技术展望氢能作为二次能源具有能量密度高、热转化效率高、输送成本低、对环境零污染等诸多优点，是最具竞争力的未来能源。直接利用太阳能制氢，具有广阔的发展前景。4>50年，日本东京大学的(.?-;@A首次报导了B:C0单晶电极光催化降解水产生氢气的现象D4E，之后，光解水制氢技术经历了光电化学池、光助络合催化和半导体光催化等发展阶段，并在光催化剂的制备、改性和光催化相关理论方面取得了较多的成果。但是，由于下述原因，光解水制氢还没有真正地为人类的生产和生活服务：!大多数光催化剂仅能吸收占太阳光!F左右的紫外光，转化效率很低；
2、"在高温下较难实现氢氧的分离；#光催化剂的成本居高不下。寻找在可见光作用下水完全分解的切实可行途径是能源科技工作者的追求。!光解水技术的原理水是一种十分稳定的化合物，若在标准状态下把4G-<的水分解为氢和氧需要0!5HI的能量；水作为电解质却是不稳定的，其电解电压仅为4.00>9J。因此，可以先把太阳能转化为电能，然后通过电化学过程实现光解水制氢。太阳能光解水制氢反应可由下式来描述：其摩尔生成自由能和电解电压分别为：式中K为法拉第常数。太阳能光解水的效率主要与光电转换的效率$L和?0C分解为?0和C0过程中的电化学效率$9有关
3、D0E。在光电转换过程中，由于载流子的松弛和振动，导致一部分能量损失，其光能转换的效率与相当于半导体禁带宽度!"的能带隙激发的焓变!#$%和水电解的自由能!&#’(有关。即"$)!*+,(-!+$%在电解水的过程中，由于存在过电势而产生额外的能量损失!.，故电解水的电化学效率"/为："/0!++’(（-!*+’(1!.）综合上面,个因素，太阳能光解水的总效率"为：由上式可以看出：#当能量损失!.小于水电解的自由能!*+,(时，可获得较高的转化效率；$当水电解的焓变!++,(与光生载流子生成的焓变!+$%相当时，光解水的总效率提
4、高。太阳能光解水的总效率"不涉及能量贮存和使用中的损失。!光解水技术的现状光解水技术的发展过程主要经历了2个阶段：光电化学池（3!4）、光助络合催化和半导体光催化。（5）光电化学池（364）光电化学池（364）是由光阳极和对极组成。在电解质存在下，光阳极吸光产生电子，并通过外电路流向对极，水中的质子从对极上接受电子产生氢气，从而实现了光解水制氢的目的，光电化学池结构比较复杂，难以放大，而且必须加偏压，转化效率较低。（,）光助络合催化光助络合催化是以三双吡啶钌为光敏剂构建的络合催化光解水体系，在7859:模拟日光照射下，其光电转
5、化效率可达;<左右=2>。该成果极大地推进了光解水制氢的研究。该体系比较复杂，还必须添加催化剂和电子给体等其它辅助物质，而且络合物的制做成本较高、稳定性差，难以推广应用。（2）半导体光催化半导体光解水制氢的研究比较成熟，主要经历了以?@(,、过渡金属氧化物、层状金属氧化物和能利用可见光的复合层状物为光催化剂的光解水制氢等阶段=A>。近年来，科研工作者为提高?@(,光催化反应活性做了大量的工作，进行了对?@(,进行晶格掺杂、表面贵金属（3B、3C、DE、7E）沉积、光敏化等研究=:>。由于催化剂的制做工艺复杂、成本高、光电转换效
6、率低以及对可见光的利用率低等缺点，以?@(,为基质的光催化剂的活性有待于进一步提高。"提高光解水效率的有效途径（5）理想光催化剂的寻找能用来光解水的催化剂其禁带宽度!"必须大于水的电解电压!+,(（59,2/F），而且价带和导带的位置要分别同(,-+,(和+,-+,(的电极电位相适宜。在满足上面,个条件的同时，如果能够进一步降低半导体的禁带宽度或将多个符合条件的半导体光催化剂叠加使用，则可以提高光解水的效率。继?@(,之后，对其它半导体光催化剂也开展了广泛的研究。G*EHEIJKB%KJ等用过渡金属离子掺杂的%IL@,(2作为
7、制氢催化剂，其带隙宽度为,9M/F，量子效率达到NO<=N>。(G%KP/./Q等提出了将光伏打（3F）体系与电解体系结合在一起的制氢系统，$I@IJKIR（@3B）-G(+光伏电解池体系的太阳能制氢的效率为;9M。在水I甲醇体系中，G/""@J结构杂多酸盐作为光敏剂制氢，其半波电位介于IU95:VIU92:F之间的杂多酸盐产氢效率较高=M>。W@X%B、王宝辉等人采用7.&K7P-R@DE(,-3BY.KXZ为光催化体系制氢，其
8、转换效率达到了5O92<=,>。用掺杂5<[/的DER,修饰原有的光催化体系可以进一步提高光解水的效率=>。（,）调整水的电化学势从理论上讲，半导体的禁带宽度6"]59,2/F就能充当光解水的催化剂，但由于存在过电势和能量损失，最适合的禁带宽度为,9UV,9,/F；太阳光中
