分解水

摘要： 通过水热法将Ti_(3)C_(2)制备成米粒状,并将之负载于氮化碳表面,得到氮化碳/Ti_(3)C_(2)复合材料。通过场发射扫描电镜及其Mapping元素分析发现,Ti_(3)C_(2)比较均匀地分散在氮化碳表面。并且该复合材料在可见光激发下具有良好的产氢活性(54.6μmol/h),是未改性氮化碳(18.1μmol/h)的3.01倍。此外,该复合材料具有良好的光催化稳定性。

摘要： 资源短缺和环境污染成为制约当今社会发展的两大难题,清洁能源代替化石能源的大潮已全面开启,而氢能作为新一代清洁能源在全球范围内备受关注与重视.太阳能和水都是丰富的可再生资源,利用太阳能将水转化为氢能的光催化和光电催化分解水产氢技术具有广阔的前景.二氧化钛(TiO_(2))作为一种n型半导体,具有耐光腐蚀性、稳定性、低成本和无毒性等优点,已被广泛应用于光催化降解污染物、产氢和CO_(2)转化等领域.但TiO_(2)也存在光谱响应范围较窄、光生载流子复合率高、氧化动力学缓慢等缺点,严重限制了其在光催化和光电催化分解水方面的应用.为了改善TiO_(2)的上述缺点,本文通过形貌控制、结构设计、缺陷工程、异质结构建和贵金属掺杂等多种策略合成了Ag/PANI/3DOMM-TiO_(2–x)三元催化剂,显著提升了光催化和光电催化分解水产氢的性能.Ag/PANI/3DOMM-TiO_(2–x)催化剂具有以下特点:(1)催化剂为三维有序大孔结构且具有较大的比表面积和均匀的孔径,有利于传质扩散并为催化剂提供了更多的吸附和反应位点;(2)在3DOMM-TiO_(2)中引入Ti^(3+)和氧空位等缺陷可以显著减少带隙宽度,提高光吸收效率;(3)聚苯胺(PANI)作为一种典型的导电聚合物在可见光范围内表现出较高的吸收能力和良好的导电性;(4)成功构建了Z型异质结光催化剂,由于氧化和还原位点分别在3DOMM-TiO_(2–x)和PANI两种催化剂表面,从而可以显著提高光生载流子的有效分离和运输,并且催化剂具有更强的氧化还原能力;(5)通过贵金属银纳米颗粒的表面等离子体共振(SPR)效应增强对可见光的吸收,并且银纳米颗粒的SPR效应会产生更多的热电子并转移到PANI的导带,进而直接参与还原反应制氢.结合X射线衍射光谱和X射线光电子能谱表征结果,说明成功合成了Ag/PANI/3DOMM-TiO_(2–x)催化剂;扫描电子显微镜,透射电子显微镜,高分辨率透射电镜以及电子自旋共振等表征结果表明,Ag/PANI/3DOMM-TiO_(2–x)催化剂具有三维有序大孔和中孔结构并成功引入了氧空位和银纳米颗粒,UV-Vis DRS表征说明,通过对催化剂光学性能的不断改进,催化剂对可见光的吸收逐渐增强,催化剂的禁带宽度不断减小.基于上述各方面的协同效应,Ag/PANI/3DOMM-TiO_(2–x)催化剂在光催化和光电催化水分解制氢中均表现出较强的活性,光催化制氢速率为420.90μmol g^(–1)h^(–1),分别为商用P25和3DOMM-TiO_(2)的19.80倍和2.06倍.在光电化学试验中,通过AM 1.5 G模拟太阳光照射,在0.5 mol/L NaSO_(4)的缓冲溶液中,Ag/PANI/3DOMM-TiO_(2–x)复合光电阳极在1.23 V vs.RHE下的光电流密度为1.55 mA cm^(–2),约为3DOMM-TiO_(2)的5倍.综上,本文合成的有机/无机Z型光催化剂Ag/PANI/3DOMM-TiO_(2–x)在光催化和光电催化水分解制氢方面具有良好的应用潜力.

摘要： 4月30日,在国网台州供电公司技术人员的调试下,大陈岛氢能综合利用示范工程的质子交换膜电解水制氢系统成功实现制氢。大陈岛氢能综合利用示范工程是全国首个海岛“绿氢”综合能源示范项目。该项目通过构建基于百分百新能源发电的制氢-储氢-燃料电池热电联供系统,实现清洁能源百分百消纳与全过程零碳供能。“绿氢”是利用可再生能源分解水得到的氢气,从源头上实现了CO_(2)零排放,是纯正的绿色新能源。

摘要： 俄勒冈州立大学开发了一种高效制氢催化剂,与目前商用催化剂相比,制氢成本低、效率更高。Feng Zhenxing博士表示,通过电化学催化分解水生产氢气比通过甲烷-蒸汽转化产生二氧化碳的传统制氢方法更清洁、更可持续。一直以来这种绿色技术的经济性是其商业化的障碍。发表在《Science Advances》和《JACS Au》杂志上的工作介绍了新催化剂的设计方法,其可以极大地提高制氢过程的效率。

摘要： 氢作为二次能源,其生产离不开一次能源。在制氢方面,根据二氧化碳的排放量,氢可以分为灰氢、蓝氢、绿氢。从煤或者天然气中提取出来的氢气叫作灰氢或蓝氢,利用可再生能源分解水得到的氢气被称作绿氢。绿氢燃烧时只产生水,从源头上实现了二氧化碳零排放,是纯正的绿色新能源,在全球能源转型中扮演着重要角色。

摘要： 层状钴基氢氧化物由于其丰富的地球资源、较低的动力学过电位和优越的稳定性,是一种很有前途的电催化析氧反应催化剂。然而,层状钴基氢氧化物的水解动力学缓慢,在碱性环境下析氢反应的活性较差。形貌控制在催化剂的设计中也是一种很有效的策略。纳米锥因为其独特的中空结构,可能具有特殊的电子、机械和场发射特性。本文提出了利用共沉淀方法,通过钌部分取代钴,将钌掺入氢氧化钴纳米锥的晶格中,可以显著提高材料的析氧性能和析氢性能,而不影响纳米锥的形貌。在10 mA•cm−2的电流密度下,析氧过电势仅为260 mV,优于其他钴基氢氧化物纳米材料。将钌原子引入氢氧化钴纳米锥的晶格中可以有效降低电催化过程中的能量势垒,OER和HER过电势分别降低了99 mV和286 mV,从而加速水解反应动力学。

摘要： 聚合氮化碳(PCN)具有稳定、抗腐蚀、特殊表面电子结构及可见光响应等特点。PCN基Z型光催化体系不仅具有较高的光生载流子分离效率,且氧化还原能力高,在光催化领域具有巨大的应用前景。本文总结了3种Z型光催化体系,并分别阐述了作用机理。此外,我们介绍了一些PCN基光催化剂的合成方法,综述了此类催化剂在光催化分解水和CO_(2)光还原领域的应用。最后,我们展望了PCN基光催化体系目前存在的问题及研究方向。

摘要： 以二维共轭碳氮化物和钼酸铵为前驱体合成材料载体,并以水热方式将活性金属钌均匀分散在载体上,制备了一种MoC修饰钌纳米粒子的非铂电催化剂,用于电化学析氢性能研究,且结构中包含了N掺杂原子和纳米孔。这些孔在材料中创造了高度易接近的催化位点和良好的电荷传输,从而为HER提供了良好的反应动力学。N掺杂原子可以调节材料中催化活性位点的电子性质,使参与反应的氢组分吸附和解吸自由能降低,对HER具有较好的催化活性。

摘要： 太阳能光催化反应可以实现分解水产生氢气、还原二氧化碳产生太阳燃料,是科学领域“圣杯”式的课题。但一直以来,人们对该过程的基本机制不清楚。日前,中国科学院大连化学物理研究所太阳能研究部李灿院士、范峰滔研究员团队揭开了这个谜团。他们“拍摄”到光生电荷转移演化的全时空图像,打开了光变成电子、电子到催化剂表面跟水分子反应的“黑箱子”,揭示了复杂的多重电荷转移机制,明确了电荷分离机制与光催化分解水效率之间的本质关联.

摘要： 钒酸铋是最具有光电催化应用潜力的水分解光电阳极之一,但由于表面缓慢的动力学反应速率,其光电催化效率仍不理想。本研究通过浸渍法在BiVO_(4)薄膜光阳极上负载纳米RhO_(2)助催化剂,研究RhO_(2)负载量对BiVO_(4)光阳极光电催化性能的影响规律及其机理。晶粒尺寸10~25 nm的RhO_(2)均匀负载在颗粒尺寸100~250 nm、厚度约为400 nm的BiVO_(4)光阳极薄膜表面。考虑到贵金属铑的昂贵成本,RhO_(2)的最佳负载量为质量分数1.65%,在偏压1.23 V(vs.RHE)、1.0 mol/L Na_(2)SO_(3)溶液中(pH8.5)AM 1.5模拟可见光照射下,光电流密度达3.81 mA·cm^(-2),相较纯BiVO_(4)提升了10.58倍。在没有有机牺牲剂的条件下,光阳极同时析出了氢气和氧气,两者比例接近2:1,产氧速率为8.22μmol/(h·cm^(2))。负载RhO_(2)有效改善了光阳极的表面水氧化动力学,使光生空穴更快与电解质溶液进行水氧化反应,抑制光生载流子复合,从而显著提升光电催化性能。另外,负载RhO_(2)后,空穴更容易从光阳极表面被有效提取到电解质溶液中,减少其在光阳极表面积累,从而使BiVO_(4)/RhO_(2)(1.65%)光阳极可持续稳定工作10 h以上。

摘要： 近年来,出于对日益严重的气候变暖、环境污染以及化石能源终将面临枯竭等问题的考虑,新型可再生清洁能源的开发利用越来越受到各国政府和科研工作者的广泛关注。氢能是公认的洁净能源,其来源广、资源丰富、能量密度高,最有希望在未来代替化石能源。目前,H2的工业生产主要是通过烃的蒸汽转换来实现的,仍会消耗大量的化石燃料并产生很大的污染。要真正实现环境友好,就必须利用一种绿色能源来制氢。为此人们进行了大量的研究,如生物质制氢、太阳能制氢等。其中,太阳能有着无限的储量,取之不尽、用之不竭,且在开发利用过程中不会产生污染。所以,利用太阳能分解水将成为解决氢能生产的有效途径之一。

摘要： 我国的太阳能资源极其丰富,每年陆地接收的太阳辐射能相当于2.4×104亿吨煤,尤其是我国西部的太阳总辐射量和日照时数都相当高,如何将取之不尽,用之不竭的太阳能高效低成本地转化为可以直接利用的化学能是人类的共同期盼.因此在我国研制高效、低成本的太阳能制氢技术对于改善边远地区能源结构,保护我国的生态环境,推动经济及社会的可持续发展都具有重大而深远的战略意义.

摘要： 用高温氮化技术,在流动的氨气氛下对复合氧化物ZnTaO进行氮化,在一定的温度和NH压力下,使ZnTaO晶格中的部分O原子被N原子取代,并通过改变矿化剂氯化铵的用量,合成了一系列的氮氧化物ZnTaON光催化材料.

摘要： 本发明的水的光分解装置具备可从外部射入太阳光L的箱体1，和装在箱体1内的光分解层5，所述光分解层5具备透光性的多孔体51和其上担载的光催化剂粒子52，在光分解层5的下方，隔着第1空间6配置含有液体水的水层4，在箱体1内，光分解层5的上方形成有密闭的第2空间7，由水层4产生的水蒸气通过第1空间6导入到光分解层5，由受太阳光L激励的光催化剂粒子52，将水蒸气分解成氢和氧。

摘要： 本发明提供一种能够实现水等离子体的喷射的稳定化的涡水流产生器、水等离子体产生装置、分解处理装置、搭载分解处理装置的车辆以及分解处理方法。涡水流产生器(160)形成用于供电弧放电通过的涡水流(W)。涡水流产生器具备：使涡水流沿着内周形成的筒状部(162)；从筒状部的内周突出的第一中间分隔部(163)以及第二中间分隔部(164)；被形成在筒状部的后端侧的后侧分隔部(165)；被形成在筒状部的前端侧的前侧分隔部(166)。各分隔部分别以包括筒状部的中心轴线位置(C1)的方式具备开口部(163a～166a)。各开口部的开口形状被形成为不同的大小。中间分隔部以及前侧分隔部的阴极(71)侧的面由越靠近中心轴线越远离阴极的锥面(163b、164b、166b)形成，在锥面与开口部的内周面之间形成有圆弧状的倒角部(163c、164c、166c)。

摘要： 本发明的水的光分解装置具备可从外部射入太阳光L的箱体1，和装在箱体1内的光分解层5，所述光分解层5具备透光性的多孔体51和其上担载的光催化剂粒子52，在光分解层5的下方，隔着第1空间6配置含有液体水的水层4，在箱体1内，光分解层5的上方形成有密闭的第2空间7，由水层4产生的水蒸气通过第1空间6导入到光分解层5，由受太阳光L激励的光催化剂粒子52，将水蒸气分解成氢和氧。

摘要： 本发明公开了一种基于非贵金属负载石墨相氮化碳的光催化完全分解水的催化剂和反应方法。该方法将石墨相氮化碳、金属镍纳米颗粒和钴前驱体直接加入到纯水中，通过光反应将钴前驱体转变成CoO

摘要： 本发明提供一种用于电催化分解水的水氧化电催化剂及其制备方法。所述的电催化分解水的水氧化电催化剂是通过电沉积的方法将多元金属，非金属共同组装至导电载体上制备而成。其中，金属组分包括Fe以及Co,Ni,Mo,W中的任意两种，非金属组分包括P,S,O三种。电沉积前驱水溶液中金属源与非金属源的投料摩尔比在1:3‑1:8之间；得到的催化剂中Fe占金属组分的10‑30％。所制备得到的催化剂体系为自支撑的片层状多孔结构，分散度高，比表面积大，物理稳定性和结构稳定性好，在电催化水氧化反应中具有优异的催化活性和稳定性。

摘要： 本发明公开了一种超薄水滑石基复合光电极及其光电分解水耦合有机物氧化反应的应用。该光电极的结构为二维纳米片状石墨烯与超薄水滑石的复合物生长于钒酸铋电极表面，具体表示为：G@U‑LDHs/BiVO4光电极。在密闭的串联电解池中，将G@U‑LDHs/BiVO4光电极作为阳极，Pt丝作为阴极，Ag/AgCl作为参比电极，一个或多个配对的阳极和阴极与一个参比电极构成三电极体系，加入电解质和有机物，光照反应。本发明利用光电水分解产生的活性氧物种催化氧化反应，无需耗能的氧气分子活化过程，同时在光阴极产生氢气。该方法有效提高有机物氧化效率，显著提高光电解水反应体系的整体能量效率与分子反应效率。

摘要： 本发明公开了一种基于非贵金属负载石墨相氮化碳的光催化完全分解水的催化剂和反应方法。该方法将石墨相氮化碳、金属镍纳米颗粒和钴前驱体直接加入到纯水中，通过光反应将钴前驱体转变成CoO

摘要： 提供具有高的水分解效率的水分解用电极。本发明是制造用于利用光来分解水的具备助催化剂层的电极的方法，该方法具备以下工序：工序(a)：在基板的导电性的主面上形成含有选自含铌的氮氧化物和含铌的氮化物之中的至少任一种的催化剂层；工序(b)：在含有氧化性气体杂质的稀有气体气氛中，在所述催化剂层上形成过渡金属氧化物层，得到具备所述基板、所述催化剂层和所述过渡金属氧化物层的层叠体；工序(c)：将所述层叠体浸渍于电解质水溶液中；和工序(d)：在所述电解质水溶液中对所述层叠体施加正电位，使所述过渡金属氧化物层变成所述助催化剂层。

摘要： 本发明公开了一种超薄水滑石基复合光电极及其光电分解水耦合有机物氧化反应的应用。该光电极的结构为二维纳米片状石墨烯与超薄水滑石的复合物生长于钒酸铋电极表面，具体表示为：G@U‑LDHs/BiVO4光电极。在密闭的串联电解池中，将G@U‑LDHs/BiVO4光电极作为阳极，Pt丝作为阴极，Ag/AgCl作为参比电极，一个或多个配对的阳极和阴极与一个参比电极构成三电极体系，加入电解质和有机物，光照反应。本发明利用光电水分解产生的活性氧物种催化氧化反应，无需耗能的氧气分子活化过程，同时在光阴极产生氢气。该方法有效提高有机物氧化效率，显著提高光电解水反应体系的整体能量效率与分子反应效率。

摘要： 本发明提供一种用于电催化分解水的水氧化电催化剂及其制备方法。所述的电催化分解水的水氧化电催化剂是通过电沉积的方法将多元金属，非金属共同组装至导电载体上制备而成。其中，金属组分包括Fe以及Co,Ni,Mo,W中的任意两种，非金属组分包括P,S,O三种。电沉积前驱水溶液中金属源与非金属源的投料摩尔比在1:3‑1:8之间；得到的催化剂中Fe占金属组分的10‑30％。所制备得到的催化剂体系为自支撑的片层状多孔结构，分散度高，比表面积大，物理稳定性和结构稳定性好，在电催化水氧化反应中具有优异的催化活性和稳定性。