您好, 请 登录/注册 创建中国账户
欢迎来到泊菲莱

光电催化第一讲|光电催化技术与基础应用

行业动态 2022-06-30 714

光电催化是光催化与电催化的结合,可将两种技术的优点最大化体现。 

与光催化相比,光电催化反应中,光电极可利用太阳光照射产生光生电子,提高反应活性和催化效率。 

与电催化相比,光电催化反应大大降低了外部能量的注入,可有效减少能源消耗和环境污染。 

光电催化还可以将因能带结构的失配而不适用于光催化的催化剂,在适当的外加电压条件下适用于光电催化。

光电催化反应可根据反应物质和反应类型的不同,分为光电催化分解水制氢、光电催化降解、光电催化二氧化碳还原、光电催化氮还原合成氨等等。

光电催化反应过程是在有光照射作用下的电化学过程,是因吸收光使电子处于激发状态,产生电荷传递的过程。由于半导体材料存在禁带,价带电子与导带电子之间的相互作用很弱,受到光的激发以后,半导体的价带电子进入导带,并在价带留下空穴,引发光电化学反应。

光电催化反应池.jpg

图1. 三种常见的光电催化反应池 (a)光阳极光电催化反应池;(b)光阴极光电催化反应池;(c)串联光电催化反应池

三电极反应器.jpg

光电催化是光催化与电催化的结合,可将两种技术的优点最大化体现。 

基于半导体材料的光电催化反应池主要包含四个部分: 

1. 光电极:也称工作电极,是光电催化反应池中的核心部件,由用于捕获光能量的半导体材料构成。 

一般情况下,将n型半导体薄膜/导电基底称为光阳极,p型半导体薄膜/导电基底称为光阴极。 

常见的光电极制备方式是将光电极半导体材料附着于氧化铟锡(ITO)或掺氟氧化锡(FTO)等有着较低功函数的透明导电氧化物镀膜玻璃上,将光电极夹持在如图2(a)所示的电极夹具上使用。 

2. 对电极:若只研究单一光阳极或光阴极时,需要引入对电极来充当另一半的半反应场所。对电极通常选用具有良好电荷传输性能和较低反应过电势的材料,一般为Pt电极,如图2(b)所示。 

3. 参比电极:为确保施加在光电极上的电位准确稳定,通常会加装参比电极,将整个光电催化反应池构建成三电极体系。参比电极可选择Ag/AgCl电极、Hg/Hg2Cl2电极或Hg/HgO电极,如图2(c)所示。 

4. 适当的电解质溶液:电解质溶液在光电催化反应反应池中起联通电路的作用,需要具有良好的离子电导率。

根据光电催化反应中光电极材料性质的不同,电解质溶液的pH值和构成电解质溶液的离子类型也不尽相同。 

在选择电解质溶液时需要注意的是,要确保所选的电解质溶液不与所选用的参比电极发生反应。 

电解质溶液可分为三种:

 1)酸性电解质溶液:H2SO4溶液等; 

2)中性电解质溶液:Na2SO4溶液、K2SO4溶液等; 

3)碱性电解质溶液:NaOH溶液、KOH溶液等。

电极.jpg

图2. (a)电极夹具;(b)Pt电极;(c)Hg/Hg2Cl2电极;(d)Ag/AgCl电极

热销产品
 PLC-GDHC I 气体扩散多相连续催化反应平台
PLC-GDHC I 气体扩散多相连续催化反应平台
PLC-GDHC I 气体扩散多相连续催化反应平台
查看详细信息
 PLR-PTSRⅡ 光热催化反应仪
PLR-PTSRⅡ 光热催化反应仪
PLR-PTSRⅡ 光热催化反应仪
查看详细信息
 Labsolar-6A 全玻璃自动在线微量气体分析系统
Labsolar-6A 全玻璃自动在线微量气体分析系统
Labsolar-6A 全玻璃自动在线微量气体分析系统
查看详细信息
 MCP-WS1000光化学工作站
MCP-WS1000光化学工作站
MCP-WS1000光化学工作站
查看详细信息