成果信息

本项目在科技部“863”项目（编号为2002AA327140）的资助下，针对催化材料存在对光的吸收局限在紫外光区（~300nm）、光解水速率慢、只能得到氢-氧混合气体、粉体催化材料难以循环使用等问题，研究了光解水催化材料设计原理和制备技术，提出了光解水催化材料设计的基本规则,以我国丰产元素W、Ti、La、Nb为主体,制备了系列光解水产氢气催化材料，将催化材料对光的响应拓展到可见光区：主波长为~400nm光源辐射下，最高产氢气速率达到8.32 mmol.l.-1h –1；大于500nm的可见光辐射下，产氢气速率达到0.15mmol.l.-1h –1，为目前专利文献报道最高产氢速率的100倍左右，达到国际先进年水平；采用特定氧化-还原电对作为光解水制氢气的电荷中继物，使光解水产氢和产氧两个反应体系匹配，实现无电荷中继物净消耗的光催化分解水；实现了光催化材料的器件化，解决了粉体材料难以循环使用的问题；分离了光解水产氢和光解水产氧半反应，分别获得了纯氢气和氧气；设计和建立了光解水制氢气循环反应系统，实现了光解水制氢气系统连续运行。)

背景介绍

能源危机和环境污染已经成为世界各国急待解决的问题。太阳能利用是解决能源危机和环境问题的一条重要途径。所有能源中氢气作为唯一无污染可再生的能源，无疑是继石油、煤和天然气等非再生能源以后新一代被广泛采用的能源。所有制备氢气的方法中,唯有利用太阳能光催化分解H2O制氢技术可望获得价格低廉的氢气，同时能够就地生产，减少氢气运输和分配系统硬件设施投资。利用太阳能光催化分解H2O制氢技术的关键是获得使H2O快速分解的高活性催化材料。)

应用前景

能源危机和环境恶化是当前人类社会所面临的两个重大问题，利用可再生资源制备清洁无污染、并可持续利用的新能源是解决上述问题的有效途径之一。氢能被学者认为是21世纪最有潜力的替代能源。在众多的制氢方法中，利用太阳能光催化分解水制氢技术因其能直接利用太阳能且体系简单，日益受到广泛关注。因此，光解水制氢的关键是研究设计高效的光催化材料。)