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对光电催化的理解

发布时间:2020-05-19      点击次数:738
   对光电催化的理解
  光电催化被认为是理想的环境污染治理和洁净能源生产技术。光催化的重要意义在于把太阳能转化为化学能或是洁净能源,而电催化是使用较少的电能来制备高能量的洁净能源。本研究平台主要是设计合成具有多孔结构的高效光、电催化剂,重点集中在水分解和CO2电还原等催化反应体系。
  电催化定义为“电催化是使电极、电解质界面上的电荷转移加速反应的一种催化作用”,光催化定义为“光触媒是一种在光的照射下,自身不起变化,却可以促进化学反应的物质,光触媒是利用自然界存在的光能转换成为化学反应所需的能量,来产生催化作用”,该定义中并未明确电和光的作用,通过该定义去理解电催化和光催化,难免会产生误解。实验中,电或光在光电催化过程中确实被消耗了。而我们常常所说的“催化”一般是需要额外能量驱动的(多的是热能),即要使催化剂起作用需要加热,但是我习惯称为“催化”,没有称之为“热催化”。催化剂确实可降低反应的活化能,注意是“降低”不是*“消除”,因此催化过程中仍然需要一部分能量,只是反应条件的要求降低了,比如所需的温度、压力比没有催化作用时低。类比可知,电、光所起的作用和热是一样的,仅仅是催化剂的起作用的驱动力,当然在电或光催化过程中,也有温度的影响,姑且称作“混合驱动力”。
  从某种意义讲,光催化可以看作是一个微型的光电催化体系,由氧化位点(阳极)还原位点(阴极),电子载体(如石墨烯)(导线,纯光催化体系中有时不需要单独的载体),然而进一步的探究下,发现他们还是存在明显区别例如,α-氧化铁能够吸收可见波段的光,产生激子分离,可用作为光电极进行析氧反应,然而作为光催化(不加电压)时却无法氧化水(假设还原位点不存在问题)。
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