Domen教授Adv Mater综述:如何评价光催化分解水测试体系
纳米技术 纳米 2024-09-05

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光催化分解水目前是这些年热门的研究领域,因此光催化的实验数据的报道结果标准化变得非常重要,从而能够让领域的其他研究者更好的理解这些研究结果。但是,目前光催化的实验方法和性能测试方法仍然不系统。

有鉴于此,信州大学/东京大学/韩国庆熙大学Kazunari Domen教授等综述报道光催化分解水的实验步骤和光催化反应性能标准化,以及光催化分解水的基本理论。

本文要点

(1)

总结了光催化分解水的基本概念,反应体系的搭建和选择(包括催化反应器、常见的光催化反应器以及指导设计、反应器的各种类型和反应动力学、光源),光催化活性的标准化(包括光催化反应速率和光强度之间的关系、光催化反应速率和光催化剂数量之间的关系、能量转化的效率)。

(2)

前景与展望。目前光催化领域不断发展,因此人们报道了许多新颖的光催化剂。因此人们需要开发更有实用性和标准进行光催化剂的评价。在光催化分解水的装置方面,真空密闭体系光催化器是标准的光催化反应器,但是目前常压流动相光催化反应器同样得到快速的发展。此外,目前光催化剂通常使用的是粉末,并且需要磁力搅拌促进传质,但是仍然难以达到工业化的量级。因此需要将光催化剂固定并且解决传质的困难,这需要未来的进一步发展。

对于光催化的工业化,人们需要光催化性能的突破发展。同时目前需要开始对工业化进行初步的探索。比如使用自然光源进行光催化的时候,面临许多不可控的因素,包括变化的温度和辐照强度,这影响光催化性能。未来人们需要研究这些问题的影响,并且确定光催化性能的评价标准,以及长期稳定性、对环境的抵抗性、整个体系的效率、能源转化效率等。


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参考文献

Tsuyoshi Takata, Lihua Lin, Takashi Hisatomi, Kazunari Domen, Best Practices for Assessing Performance of Photocatalytic Water Splitting Systems, Adv. Mater. 2024

DOI: 10.1002/adma.202406848

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/adma.202406848

 


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