Ti02纳米管阵列光电催化制氢研究进展.pdf

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1、第28卷第4期无机化学学报V01．28No．42012年4月CHINESEJ0URNAL0FIN0RGANICCHEMISTRY647—656．f一TiO2纳米管阵列光电催化制氢研究进展王莹莹蔡健怀孙岚宫娇娇林昌健(厦门大学化学化工学院化学系，厦门361005)摘要：以TiOz纳米管阵列为光阳极组成的光电解池光电催化分解水是目前光催化制氢领域内研究最广泛的体系之一。本文综述了近年来TiOz纳米管阵列在光电催化分解水制氢领域的最新研究进展，重点阐述了提高TiO：纳米管阵列光电转换效率和产氢速率的方法，指出了目前存在的问题，并对今后的发展提出

2、了展望。关键词：二氧化钛；纳米管阵列；光电催化；制氢中图分类号：O614．411；0643．3文献标识码：A文章编号：1001—4861(2012)04—0647．10ProgressofPhotoeleetrochemicalPerformanceofTitaniaNanotubeArraysforHydrogenProductionWANGYing—YingCAIJian—HuaiSUNLanGONGJiao-JiaoLINChang—Jian(DepartmentofChemistry,CollegeofChemistryandCh

3、emicalEngineering,XiamenUniversity,Xiamen，阿帆361005，China)Abstract：ThephotoelectrolysisofwaterusingthephotoelectrochemicalcellconsistingofTiO2nanotubearrayphotoanodeisoneofthemostextensiveinvestigatedsystemsforphotocatalytichydrogenproductionatthepresent．Thispaperreviewsth

4、enewresearchachievementsofTiO2nanotuhearraysonphotoelectrocatalyticwatersplittingforhydrogenproduction．Themethodstoincreasethephotoelectricconversioneficiencyandhydrogenproductionrateareemphasized．Theexistingproblemsandfurtherdevelopmentinthisfieldarealsoproposed．Keywords

5、：titaniumoxide；nanotubearray；photoelectrocatalysis；hydrogengeneration在新能源中氢能被认为是一种最理想的且极带空穴的电势比氧的氧化电势更正．具有光催化分为优越的新合能体能源．具有燃烧热值高、导热性解水的能力．是光催化分解水的理想材料ll_3_1972好、资源丰富、燃烧性能好、清洁无污染、存储多样年．日本东京大学Fuiishima和Honda利用TiO，半化、减轻燃料自重以及利用形式多样化等优点。利导体单晶薄膜在光电化学电解池中的光催化作用用太阳能光催化分解水制氢被认为将是

6、最终解决使水分解成氢气和氧气．开辟了利用太阳能制氢没有二氧化碳排放的能源问题的有效手段之一．已的新途径．在全世界掀起了半导体材料光催化制氢成为未来能源的发展趋势目前．光电催化分解水的研究热潮与TiO，纳米颗粒薄膜相比．利用阳极制氢是太阳能分解水制氢领域的前沿和热点之氧化法在Ti基底表面制备的TiO，纳米管阵列膜具一[。锐钛矿型二氧化钛fTi0’1是一种n型半导体，其有高度有序的纳米管阵列结构．显著的量子尺寸效禁带宽度为3．2eV．大于分解水所需的1．23eV．并应和表面效应．优异的光电转换性能和良好的化学且TiO，导带电子的电势比氢的还原

7、电势更负．而价稳定性，通过调节制备参数(包括阳极氧化电压、电收稿日期：2011-11-08。收修改稿日期：2011-1222。国家自然科学基金(No．51072170，21021002)，福建省自然科学基金(N0．2011J01057)~1J国家基础科学人才培养基金(No．J1030415)资助项目。通讯联系人。E．mail：sunlan@xmu．edu．cn第4期王莹莹等：TiO：纳米管阵列光电催化制氢研究进展6492TiO2+2hv一2TiO2+2h+2e—f112．1纯Tio纳米管阵列光电催化制氢H20+2h—}1／202+2H(2

8、1TiO：纳米管阵列具有大的比表面积，均匀、规在对电极上：则的分布。这些结构优势使得电解液可浸润纳米管2H+2e一—H2f3)的内外表面．有利于光电催化制氢速率的提高一总反应为：般来说，纳米管