《太阳能光解水》PPT课件
合集下载
光解水
光解水Nathan S. Lewis ………………………………………………………………………………………………………………………………太阳光能够通过半导体被利用从水中产生氢气燃料。
直到材料相关的局限性被克服，这种方法才行的通：光化学已经被提上日程。
能够利用太阳光将水分解为氢气和氧气的这种稳定的、有效的材料将是一个巨大的福音。
水和阳光都是可再生资源，而且价格便宜。
终产品之一氢气是燃烧生成水的一种清洁燃料。
研究人员根据这种情况进行寻找此类材料（关于这个问题的讲述在625页），邹等人描述一步反应法得到了这个无机光化学的圣杯。
转化和储存太阳能对于任何系统都有三个基本要求。
首先，阳光必须被光催化剂有效地吸收，在光吸收物质中产生激发电子。
第二，在化学或是电子的形成中，为了获得定向的工作，光激发的电子和与之配套的电子空位必须在空间分开，以防止他们重组而产生热量和能源浪费。
第三，光激发电荷必须具有足够的能量并且能够执行所期望的化学转化，例如分解水。
此外，这些电荷必须不能产生不希望的终产物，如热、化学转换或是其他的降低光催化剂的方式。
同时满足所有这些要求是一个艰巨的任务。
一种流行的方法是使用半导体作为光吸收剂。
半导体固体通常具有广阔的，强烈的光吸收特性，满足了太阳能转换的第一要求。
它们通常也满足第二个要求，因为在半导体和选定的液体电解质之间的界面上通过电场容易进行有效的电荷分离。
电解质提供的化学原料，通过光化学反应将这些化学原料转换成燃料，并确保电荷可以流经液体以完成水分解电解槽的电路。
图1中间的图是半导体电解池，显示了将太阳光转换为能量的不同策略。
关键的要求是第三个：光激发的电荷是否能有效地分解水。
早在1972年一篇开创性的论文中描述了光助水电解作用，用晶体TiO2光电极，并引发了研究光电化学分解水的一阵骚动。
由此，几种金属氧化物被确定为能够维持驱动光，包括钛酸锶和钽酸钾，水分解为氢气和氧气不需要辅助光电极。
不幸的是，一个根本的问题已经阻碍这样的水分解系统的实际执行。
《太阳能》PPT教学课件
第二十二章 能源与可持续发展
第3节 太阳能
01 太阳—巨大的“核能火炉”
1 太阳发光的原因
太阳距离地球1.5亿千米，直径 为地球的110倍，质量是地球的 33万倍，太阳内部每时每刻都 在发生氢弹爆炸，核心温度高 达1500万摄氏度，表面温度约 6000℃.
3
2 太阳结构
对流层 太阳已经燃烧了将近50亿年， 大约还要50亿年才能燃尽自 辐射层
太阳能电池板
太
阳
太 阳
能
能
凉
汽
帽
车
太阳能飞机
航天器上的太阳能应用
10
3点
产生的电压低 成本较高
太阳能电池主要在航空、航天、通信等领域中应用. 日常生活中用于照明、计算器、手表等耗电少、 工作电压低的用电器.
11
小结
1 太阳的结构 2 太阳为地球提供的能源 3 太阳能的利用
THANKS
谢谢观看
己的核燃料.
太阳核心
太阳释放的核能向外辐射，大约只有20亿分之一传递到地球.
4
02 太阳—人类能源的宝库
1 石油、天然气的而形成
6
2 煤的形成
7
03
太阳的利用
1 直接利用
利用集热管，把太阳能转 化成内能，从而将集热管道内 的水加热.
9
2 间接利用
将太阳能转化成电能，再转化成人类生活需要的各种能量.
第3节 太阳能
01 太阳—巨大的“核能火炉”
1 太阳发光的原因
太阳距离地球1.5亿千米，直径 为地球的110倍，质量是地球的 33万倍，太阳内部每时每刻都 在发生氢弹爆炸，核心温度高 达1500万摄氏度，表面温度约 6000℃.
3
2 太阳结构
对流层 太阳已经燃烧了将近50亿年， 大约还要50亿年才能燃尽自 辐射层
太阳能电池板
太
阳
太 阳
能
能
凉
汽
帽
车
太阳能飞机
航天器上的太阳能应用
10
3点
产生的电压低 成本较高
太阳能电池主要在航空、航天、通信等领域中应用. 日常生活中用于照明、计算器、手表等耗电少、 工作电压低的用电器.
11
小结
1 太阳的结构 2 太阳为地球提供的能源 3 太阳能的利用
THANKS
谢谢观看
己的核燃料.
太阳核心
太阳释放的核能向外辐射，大约只有20亿分之一传递到地球.
4
02 太阳—人类能源的宝库
1 石油、天然气的而形成
6
2 煤的形成
7
03
太阳的利用
1 直接利用
利用集热管，把太阳能转 化成内能，从而将集热管道内 的水加热.
9
2 间接利用
将太阳能转化成电能，再转化成人类生活需要的各种能量.
2021光催化分解水综述PPT优秀资料
抑制电子-空穴再结合的途径主要通过光催化剂的 改性来实现。主要方法有贵金属沉积；复合半导体；离 子掺杂；外表光敏化；外表复原处理；超强酸化；外表 螯合及衍生作用等
MADE BY EAST
13
2.4.2 氢和氧结合逆反响的抑制
参加电子给体或受体 添加高浓度碳酸根离子 其他途径
通以状方光通过提抑促对结法催过向高制进于构阻化除体放在了典催止分去系氢P氧型化逆t解反中反上的的剂反水应加应发释P（应可生t入的生-放T使的以成电效的iO氢发分的子率逆2催和生为气给；反化氧水相体通应剂在的产不过，，不还物可加同高同原、逆入时浓位和在的电通度置水反消子过的的的顶耗受形碳反氧 部反体成酸应化照应不过根点两射产可碳离产个、生逆酸子生反设的的根可）应计空结也以等。层穴合， 产生的电子，以促进放氧反应的效率
氢和氧的逆反应结合
半导体负载的Pt等金属上产生的氢原子， 通过“溢流”作用和表面的氧原子反应
在半导体表面已形成的分子氢和氧，以气泡形式留在催化剂上， 当它们脱离时，气泡相互结合产生逆反应
已进入气相的氢和氧，在催化剂表面上再吸附并反应
MADE BY EAST
12
2.4 提高光催化反响效率的途径
2.4.1 电子-空穴再结合的抑制
电荷分离并转移到表面的反应活性点上
在表面进行化学反应,从而析出氢气和氧气
MADE BY EAST
7
半导体光解水制氢的原理
以TiO2〔负载Pt和RuO2〕为例。TiO2为n型半导体， 其价带(VB)和导带(CB)之间的禁带宽度为3.0eV左右。当它 受到其能量相当或高于该禁带宽度的光辐照时，半导体内的 电子受激发从价带跃迁到导带，从而在导带和价带分别产生 自由电子和空穴。水在这种电子-空穴对的作用下发生电离， 生成H2和O2。 外表所负载的Pt和RuO2分别能加速自由电 子向外部的迁移,促进氢气的产生和加速空穴的迁移有利于 氧气的生成
MADE BY EAST
13
2.4.2 氢和氧结合逆反响的抑制
参加电子给体或受体 添加高浓度碳酸根离子 其他途径
通以状方光通过提抑促对结法催过向高制进于构阻化除体放在了典催止分去系氢P氧型化逆t解反中反上的的剂反水应加应发释P（应可生t入的生-放T使的以成电效的iO氢发分的子率逆2催和生为气给；反化氧水相体通应剂在的产不过，，不还物可加同高同原、逆入时浓位和在的电通度置水反消子过的的的顶耗受形碳反氧 部反体成酸应化照应不过根点两射产可碳离产个、生逆酸子生反设的的根可）应计空结也以等。层穴合， 产生的电子，以促进放氧反应的效率
氢和氧的逆反应结合
半导体负载的Pt等金属上产生的氢原子， 通过“溢流”作用和表面的氧原子反应
在半导体表面已形成的分子氢和氧，以气泡形式留在催化剂上， 当它们脱离时，气泡相互结合产生逆反应
已进入气相的氢和氧，在催化剂表面上再吸附并反应
MADE BY EAST
12
2.4 提高光催化反响效率的途径
2.4.1 电子-空穴再结合的抑制
电荷分离并转移到表面的反应活性点上
在表面进行化学反应,从而析出氢气和氧气
MADE BY EAST
7
半导体光解水制氢的原理
以TiO2〔负载Pt和RuO2〕为例。TiO2为n型半导体， 其价带(VB)和导带(CB)之间的禁带宽度为3.0eV左右。当它 受到其能量相当或高于该禁带宽度的光辐照时，半导体内的 电子受激发从价带跃迁到导带，从而在导带和价带分别产生 自由电子和空穴。水在这种电子-空穴对的作用下发生电离， 生成H2和O2。 外表所负载的Pt和RuO2分别能加速自由电 子向外部的迁移,促进氢气的产生和加速空穴的迁移有利于 氧气的生成
太阳能ppt12 人教版3
太阳：巨大的“核能火炉”
在太阳内部， 氢原子核在超 高温度下发生 聚变，释放出 巨大的核能。
大气升温不均匀
形成风（空气动能）
太 阳 辐 射 能
使水循环 被绿色植物 微生物吸收 直接利用太阳灶 使大地变热 被海水吸收
形成水流（水流能）
食物 煤 （化学能） 石油 万物生长 天然气 源要由
太阳能系统提供。
太阳能红绿灯
太阳能景观灯
太阳能照明灯
首次实现太阳能－ 热泵中央热水系统 方案，以太阳能为 主要热源，辅以少 量的电能驱动双热 源热泵，保证了阴 雨天气及冬季太阳 能资源不足时热水 供应，做到全年、 全天候供应热水。 北京月坛奥运会游泳馆
2000年悉尼奥运会充分利用太阳能
太 阳 能 的 利 用 方 式
光能 光能 光能 光能
热能 电能 化学能 生物质能
太阳能的利用:光能-热能
反射式太阳灶
太 阳 能 的 利 用 光 能 热 能
太 阳 能 住 宅
: -
太阳能的利用:光能-电能
美国无人驾驶太阳能飞机
利用太阳能的电动车
太 阳 能 的 利 用 光 能 电 能
太 阳 能 汽 车
太阳辐射
地球上
各种能源
你知道吗
太阳能是地球上最基本的能源
无论是生物质能、风能，还是水力、温差 和潮汐能，归根结底都是太阳能的转化形 式。矿物燃料蕴藏的能量，也是来自远古 时期生物体所吸收利用的太阳能。
2008年北京奥运会将是一场绿色奥运
运动员村及相关场馆90％的洗浴用热
水要依靠太阳能系统，体育场馆周围
41、从现在开始，不要未语泪先流。 42、造物之前，必先造人。 43、富人靠资本赚钱，穷人靠知识致富。 44、顾客后还有顾客，服务的开始才是销售的开始。 45、生活犹如万花筒，喜怒哀乐，酸甜苦辣，相依相随，无须过于在意，人生如梦看淡一切，看淡曾经的伤痛，好好珍惜自己、善待自己。 46、有志者自有千计万计，无志者只感千难万难。 47、苟利国家生死以，岂因祸福避趋之。 48、不要等待机会，而要创造机会。 49、如梦醒来，暮色已降，豁然开朗，欣然归家。痴幻也好，感悟也罢，在这青春的飞扬的年华，亦是一份收获。犹思“花开不是为了花落，而是为了更加灿烂。 50、人活着要呼吸。呼者，出一口气；吸者，争一口气。 51、如果我不坚强，那就等着别人来嘲笑。 52、若不给自己设限，则人生中就没有限制你发挥的藩篱。 53、希望是厄运的忠实的姐妹。 54、辛勤的蜜蜂永没有时间悲哀。 55、领导的速度决定团队的效率。 56、成功与不成功之间有时距离很短只要后者再向前几步。 57、任何的限制，都是从自己的内心开始的。 58、伟人所达到并保持着的高处，并不是一飞就到的，而是他们在同伴誉就很难挽回。 59、不要说你不会做！你是个人你就会做！ 60、生活本没有导演，但我们每个人都像演员一样，为了合乎剧情而认真地表演着。 61、所谓英雄，其实是指那些无论在什么环境下都能够生存下去的人。 62、一切的一切，都是自己咎由自取。原来爱的太深，心有坠落的感觉。 63、命运不是一个机遇的问题，而是一个选择问题；它不是我们要等待的东西，而是我们要实现的东西。 64、每一个发奋努力的背后，必有加倍的赏赐。 65、再冷的石头，坐上三年也会暖。 66、淡了，散了，累了，原来的那个你呢？ 67、我们的目的是什么？是胜利！不惜一切代价争取胜利！ 68、一遇挫折就灰心丧气的人，永远是个失败者。而一向努力奋斗，坚韧不拔的人会走向成功。 69、在真实的生命里，每桩伟业都由信心开始，并由信心跨出第一步。 70、平凡的脚步也可以走完伟大的行程。 71、胜利，是属于最坚韧的人。 72、因害怕失败而不敢放手一搏，永远不会成功。 73、只要路是对的，就不怕路远。 74、驾驭命运的舵是奋斗。不抱有一丝幻想，不放弃一点机会，不停止一日努力。 75、自己选择的路，跪着也要走完。 76、当你的希望一个个落空，你也要坚定，要沉着！ 77、蚁穴虽小，溃之千里。 78、我成功因为我志在成功！ 79、凡真心尝试助人者，没有不帮到自己的。 80、相信自己，你能作茧自缚，就能破茧成蝶。 81、偶尔，只需要一个鼓励的微笑，就可以说服自己继续坚强下去。 82、年轻是本钱，但不努力就不值钱。 83、一时的忍耐是为了更广阔的自由，一时的纪律约束是为了更大的成功。 84、在你不害怕的时间去斗牛，这不算什么；在你害怕时不去斗牛，也没有什么了不起；只有在你害怕时还去斗牛才是真正了不起。 85、能把在面前行走的机会抓住的人，十有八九都会成功。 86、天赐我一双翅膀，就应该展翅翱翔，满天乌云又能怎样，穿越过就是阳光。 87、活鱼会逆流而上，死鱼才会随波逐流。 88、钕人总是把男人的谎言当作誓言去信守。 89、任何业绩的质变都来自于量变的积累。 90、要战胜恐惧，而不是退缩。
在太阳内部， 氢原子核在超 高温度下发生 聚变，释放出 巨大的核能。
大气升温不均匀
形成风（空气动能）
太 阳 辐 射 能
使水循环 被绿色植物 微生物吸收 直接利用太阳灶 使大地变热 被海水吸收
形成水流（水流能）
食物 煤 （化学能） 石油 万物生长 天然气 源要由
太阳能系统提供。
太阳能红绿灯
太阳能景观灯
太阳能照明灯
首次实现太阳能－ 热泵中央热水系统 方案，以太阳能为 主要热源，辅以少 量的电能驱动双热 源热泵，保证了阴 雨天气及冬季太阳 能资源不足时热水 供应，做到全年、 全天候供应热水。 北京月坛奥运会游泳馆
2000年悉尼奥运会充分利用太阳能
太 阳 能 的 利 用 方 式
光能 光能 光能 光能
热能 电能 化学能 生物质能
太阳能的利用:光能-热能
反射式太阳灶
太 阳 能 的 利 用 光 能 热 能
太 阳 能 住 宅
: -
太阳能的利用:光能-电能
美国无人驾驶太阳能飞机
利用太阳能的电动车
太 阳 能 的 利 用 光 能 电 能
太 阳 能 汽 车
太阳辐射
地球上
各种能源
你知道吗
太阳能是地球上最基本的能源
无论是生物质能、风能，还是水力、温差 和潮汐能，归根结底都是太阳能的转化形 式。矿物燃料蕴藏的能量，也是来自远古 时期生物体所吸收利用的太阳能。
2008年北京奥运会将是一场绿色奥运
运动员村及相关场馆90％的洗浴用热
水要依靠太阳能系统，体育场馆周围
41、从现在开始，不要未语泪先流。 42、造物之前，必先造人。 43、富人靠资本赚钱，穷人靠知识致富。 44、顾客后还有顾客，服务的开始才是销售的开始。 45、生活犹如万花筒，喜怒哀乐，酸甜苦辣，相依相随，无须过于在意，人生如梦看淡一切，看淡曾经的伤痛，好好珍惜自己、善待自己。 46、有志者自有千计万计，无志者只感千难万难。 47、苟利国家生死以，岂因祸福避趋之。 48、不要等待机会，而要创造机会。 49、如梦醒来，暮色已降，豁然开朗，欣然归家。痴幻也好，感悟也罢，在这青春的飞扬的年华，亦是一份收获。犹思“花开不是为了花落，而是为了更加灿烂。 50、人活着要呼吸。呼者，出一口气；吸者，争一口气。 51、如果我不坚强，那就等着别人来嘲笑。 52、若不给自己设限，则人生中就没有限制你发挥的藩篱。 53、希望是厄运的忠实的姐妹。 54、辛勤的蜜蜂永没有时间悲哀。 55、领导的速度决定团队的效率。 56、成功与不成功之间有时距离很短只要后者再向前几步。 57、任何的限制，都是从自己的内心开始的。 58、伟人所达到并保持着的高处，并不是一飞就到的，而是他们在同伴誉就很难挽回。 59、不要说你不会做！你是个人你就会做！ 60、生活本没有导演，但我们每个人都像演员一样，为了合乎剧情而认真地表演着。 61、所谓英雄，其实是指那些无论在什么环境下都能够生存下去的人。 62、一切的一切，都是自己咎由自取。原来爱的太深，心有坠落的感觉。 63、命运不是一个机遇的问题，而是一个选择问题；它不是我们要等待的东西，而是我们要实现的东西。 64、每一个发奋努力的背后，必有加倍的赏赐。 65、再冷的石头，坐上三年也会暖。 66、淡了，散了，累了，原来的那个你呢？ 67、我们的目的是什么？是胜利！不惜一切代价争取胜利！ 68、一遇挫折就灰心丧气的人，永远是个失败者。而一向努力奋斗，坚韧不拔的人会走向成功。 69、在真实的生命里，每桩伟业都由信心开始，并由信心跨出第一步。 70、平凡的脚步也可以走完伟大的行程。 71、胜利，是属于最坚韧的人。 72、因害怕失败而不敢放手一搏，永远不会成功。 73、只要路是对的，就不怕路远。 74、驾驭命运的舵是奋斗。不抱有一丝幻想，不放弃一点机会，不停止一日努力。 75、自己选择的路，跪着也要走完。 76、当你的希望一个个落空，你也要坚定，要沉着！ 77、蚁穴虽小，溃之千里。 78、我成功因为我志在成功！ 79、凡真心尝试助人者，没有不帮到自己的。 80、相信自己，你能作茧自缚，就能破茧成蝶。 81、偶尔，只需要一个鼓励的微笑，就可以说服自己继续坚强下去。 82、年轻是本钱，但不努力就不值钱。 83、一时的忍耐是为了更广阔的自由，一时的纪律约束是为了更大的成功。 84、在你不害怕的时间去斗牛，这不算什么；在你害怕时不去斗牛，也没有什么了不起；只有在你害怕时还去斗牛才是真正了不起。 85、能把在面前行走的机会抓住的人，十有八九都会成功。 86、天赐我一双翅膀，就应该展翅翱翔，满天乌云又能怎样，穿越过就是阳光。 87、活鱼会逆流而上，死鱼才会随波逐流。 88、钕人总是把男人的谎言当作誓言去信守。 89、任何业绩的质变都来自于量变的积累。 90、要战胜恐惧，而不是退缩。
太阳能科普知识ppt-课件(68页)
生 物 质 能 源
12:41:53
25
12:41:532603太阳光热利用12:41:53
27
太阳能利用
12:41:53
28
12:41:53
29
02
光热利用
12:41:53
30
12:41:53
31
12:41:53
32
晒谷物
12:41:53
33
12:41:53
太 阳 能 热 水 器
34
槽式聚光太阳能热水工程
12:41:53
35
12:41:53
36
04
太阳能光电利用
12:41:54
37
卫星电力供应
12:41:54
38
太阳光照射到一些特殊材料上：会产生电
硅 纯度极高的“ ”
经过特殊加工后 就可以做成：
太阳能电池
12:41:54
39
硅石和水晶矿石
12:41:54
40
把矿石冶炼提纯为：99.999999%硅料
12:41:54
64
保护地球
使
用
12:41:53
21
12:41:53
风能
22
潮汐发电
12:41:53
23
12:41:53
24
夜晚：各种电灯为我们照明（电能） 夜晚：各种电灯为我们照明（电能） 汽车、摩托车：要加油才能行驶 – 油也是一种“能源” 纯度极高的“硅” 经过特殊加工后 就可以做成： 然后按照一定的生产工艺，制成太阳能电池板 把矿石冶炼提纯为：99. 然后按照一定的生产工艺，制成太阳能电池板 能源就是向自然界提供能量转化的物质。 太阳光照射到一些特殊材料上：会产生电 把矿石冶炼提纯为：99. 太阳光照射到一些特殊材料上：会产生电 家用太阳能光伏发电原理图 能源就是向自然界提供能量转化的物质。 汽车、摩托车：要加油才能行驶 – 油也是一种“能源” 太阳光照射到一些特殊材料上：会产生电 能源是人类活动的物质基础。 能源就是向自然界提供能量转化的物质。 能源是人类活动的物质基础。 纯度极高的“硅” 经过特殊加工后 就可以做成： 太阳光照射到一些特殊材料上：会产生电 装在飞机上：不用加油就能飞 太阳光照射到一些特殊材料上：会产生电
太阳能光解水的途径
太阳能光解水的途径李树本太阳能是最干净而又取之不尽的自然能源。
自地球上出现生命以来,太阳即以万物之母的宽大胸怀,通过光合作用把她的温暖洒向大地抚育着万物生长。
光合作用是绿色植物和藻类在可见光作用下将二氧化碳和水转化为碳水化合物的过程。
人类赖以生存的能源和材料都直接和间接地来自光合作用。
石油、煤和天然气等化石燃料就是自然界遗留给我们的光合作用产物。
七十年代初,由于石油短缺引起的能源危机,极大地激发了人们对光合作用及其模拟的研究兴趣。
只从能源考虑,光解水制氢是太阳能光化学转化与储存的最好途径。
因为氢燃烧后只生成水,不但不会污染环境,而且是便于储存和运输的可再生能源。
从化学热力学上讲,水作为一种化合物是十分稳定的。
要使水分解为氢和氧是一个耗能极大的上坡反应,由于受热力学平衡限制,采用热催化方法很难实现。
但水作为一种电解质又是不稳定的,根据理论计算,在电解池中将一个分子水电解为氢和氧仅需要1 23V。
如果把太阳能先转化为电能,则光解水制氢可以通过电化学过程来实现。
绿色植物的光合作用就是通过叶绿素吸收太阳光,再把光能转化为电能借助电子转移过程将水分解的。
据此,太阳能分解水制氢可以通过三种途径来进行。
从太阳能利用角度看,光解水制氢主要是利用太阳能中的光能而不是它的热能,也就是说,光解水过程中首先应考虑尽可能利用阳光辐射中的紫外和可见部分。
下面就三种主要途径,从原理上进行简要介绍。
(1)光电化学池(PEC),即通过光阳极吸收太阳能并将光能转化为电能。
光阳极通常为光半导体材料,受光激发可以产生电子 空穴对。
光阳极和对极(阴极)组成光电化学池,在电解质存在下光阳极吸光后在半导体导带上产生的电子通过外电路流向对极,水中的质子从对极上接受电子产生氢气。
光电化学池法的优点是放氢放氧可以在不同的电极上进行,减少了电荷在空间的复合几率。
其缺点是必须加偏压,从而多消耗能量。
此外,由于电池结构比较复杂,难以放大。
为此,有人建议采用固态电解质制成固态电解质电池(SE C),但材料比较昂贵很难大量推广应用。
太阳能ppt12 人教版1优秀课件
电） • 集中太阳能于定点制造龙卷风，利用龙卷风来做高效能的风力发电 • 利用太阳能进行海水淡化 • 太空太阳能转换电能储存，输送到地面电能接收站，讯号接收站
27.你之所以不努力是因为遭受的侮辱还不够。 89.人与人之间的差距，是天生就这么大，还是因为不能狠下心来逼自己？ 50.拿梦想去拼，我怎么能输。 47.不要因为希望去坚持，要坚持的看到希望。 36.选择自己所爱的，爱自己所选取的。 6. 人生的路，靠的是自己一步步去走，真正能保护你的，是你自己的选择。而真正能伤害你的，也是一样，自己的选择。 14.学在苦中求，艺在勤中练。不怕学问浅，就怕志气短。 25.为了自己的目标，努力去奋斗。 29.沙漠里的脚印很快就消逝了。一支支奋进歌却在跋涉者的心中长久激荡。 28.可以失败。可以哭闹。但是不能失去对自己的勇气和信心。 18.浪费时间是一桩大罪过。——卢梭 13、自己拥有的一切都是自己的失去所换来的！ 22.不做准备的人是准备失败的人！在任何苦难中能发现好的一面！ 19.驾驭命运的舵是奋斗。不抱有一丝幻想，不放弃一点机会，不停止一日努力。 30.人与人之间的差距，是天生就这么大，还是因为不能狠下心来逼自己？ 13.只会在水泥地上走路的人，永远不会留下深深的脚印。
开发途径
• 光热利用
•
它的基本原理是将太阳辐射能收集起来，通过与物质的相互
作用转换成热能加以利用。目前使用最多的太阳能收集装置，主
要有平板型集热器、真空管集热器、陶瓷太阳能集热器和聚焦集
热器等4种。通常根据所能达到的温度和用途的不同，而把太阳
能光热利用分为低温利用（<200℃）、中温利用（200～800℃）
分类
• 太阳能光伏
•
光伏板组件是一种暴露在阳光下便会产生直流电的发
27.你之所以不努力是因为遭受的侮辱还不够。 89.人与人之间的差距，是天生就这么大，还是因为不能狠下心来逼自己？ 50.拿梦想去拼，我怎么能输。 47.不要因为希望去坚持，要坚持的看到希望。 36.选择自己所爱的，爱自己所选取的。 6. 人生的路，靠的是自己一步步去走，真正能保护你的，是你自己的选择。而真正能伤害你的，也是一样，自己的选择。 14.学在苦中求，艺在勤中练。不怕学问浅，就怕志气短。 25.为了自己的目标，努力去奋斗。 29.沙漠里的脚印很快就消逝了。一支支奋进歌却在跋涉者的心中长久激荡。 28.可以失败。可以哭闹。但是不能失去对自己的勇气和信心。 18.浪费时间是一桩大罪过。——卢梭 13、自己拥有的一切都是自己的失去所换来的！ 22.不做准备的人是准备失败的人！在任何苦难中能发现好的一面！ 19.驾驭命运的舵是奋斗。不抱有一丝幻想，不放弃一点机会，不停止一日努力。 30.人与人之间的差距，是天生就这么大，还是因为不能狠下心来逼自己？ 13.只会在水泥地上走路的人，永远不会留下深深的脚印。
开发途径
• 光热利用
•
它的基本原理是将太阳辐射能收集起来，通过与物质的相互
作用转换成热能加以利用。目前使用最多的太阳能收集装置，主
要有平板型集热器、真空管集热器、陶瓷太阳能集热器和聚焦集
热器等4种。通常根据所能达到的温度和用途的不同，而把太阳
能光热利用分为低温利用（<200℃）、中温利用（200～800℃）
分类
• 太阳能光伏
•
光伏板组件是一种暴露在阳光下便会产生直流电的发
第7章 水环境中的光化学过程PPT课件
1、激发态分子的光化学和光物理过程（初级过程）
在光化学反应中，分子吸收光子以后变 成激发态分子，
A + hν
A*
激发态：当分子接受到能量合适的光子时，电子就会由基态 轨道激发到平时空着的能量较高的轨道上去，这种分子状态 被称为激发态。
激吸量发而收态成光为能分稳后子定的是状激态发不。态稳分定子的是不，稳可定能的，发可生有下许多述途变径化失：去能
2，5—二甲基呋喃就是可被光敏化作用降解的一个化合物， 在蒸馏水中将其暴露于阳光中没有反应，
但是它在含有天然腐殖质的水中降解很快，这是由于腐殖 质可以强烈地吸收波长小于500nm的光，并将部分能量转 移给它，从而导致它的降解反应。
光敏剂(sensitizer)
有些物质对光不敏感，不能直接吸收某种 波长的光而进行光化学反应。
水合电子是一种强还原剂, 它是被水分子团包围着的 裸露电子,化学性质十分活泼,是目前已知还原剂中的 最强者。除了氖和氦等个别物质外,水合电子几乎能与 任何元素及化合物发生化学反应。它还能与某些物质 合成许多极难合成的物质。
研究发现：水合电子是高能辐射危害人体主因
将对抗癌使用的放射疗法产生影响；需要对辐射剂量重新评估
当分子接受到能量合适的光子时，电子就会 由基态的轨道σ、π和n轨道被激发到平时空着 的能量较高的反键轨道上去，这种分子状态被 称为激发态。
三、 光解过程 （3 类）
已知每个原子或分子轨道，最多可容纳两个自旋相 反的电子。基态时，大多数情况是每个轨道为2个 电子所占据。
空轨道 能
量
跃迁电子
自旋相反
分子中电子能级间的能量差比分子的振动和转动能级的能量差 要大得多。
紫外光区波长为 10-400nm 可见光区波长为 400-800nm 红外光区波长为 0.8-2000µm
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
TiO2催化光解水的反应机理如下
Ti02+ɦv→h++eh++H2O→H++·OH 02+2e-+2H-→H202 Ti4++e-→Ti3+ 02+e-→02H2O2+O-→·OH+OH-十02 h++OH-→OH· H++e-→·H ·H+·H→H2
其它光催化剂
ZnO及RuS2半导体光催化剂 有人研究了zn0及RuSz半导体光催化剂，指出ZnO的光催化活性可与Ti02媲
感谢下 载美，若在Zn源自上附载In等金属可提高其光催化活性；在RuS2中掺杂Fe，其光转 换效率可达18.3％。除此之外，还有LnP、GaAs、ImGaP等光催化剂。
光生物催化剂
光生物催化是将一种无机半导体和微生物酶偶合起来制H2的反应体系， 它的产氢原理是：光激发半导体产生导带电子，通过电子中继体甲基紫将电 子传递给生物外的酶或细菌中的酶，再利用酶催化产H2,而半导体价带中的空 穴则被体系中的供电体清除。
太阳能光解水制H2
氢能，是一种最好的无污染的绿色能源，因为氢气燃烧的产物是水，不会 对环境有任何污染。太阳能是一种取之不尽、用之不竭的自然资源，每年照 到地球表面的太阳能相当于全世界能源消耗总量的10000倍和全世界化石能源 总量的1／10，因此利用太阳能光解水制氢是利用太阳能的最好方法之一。
光催化分解机理
①半导体微粒禁带宽度(即能隙)必须大于水的分解电压
1.23eV(理论值)；②光生载流子(电子和空穴)的电位必须
分别满足将水还原成氢气和氧化成氧气的要求。具体地讲。
就是光催化剂价带的位置应比02／H2O的电位更正，而导带 的位置应比H2／H2O更负；③光提供的量子能量应该大于半 导体微粒的禁带宽度。除此之外，还必须考虑：光激发产
生的电子空穴对的多少和再结合速率；水分解为H2和02之 后，逆反应的抑制；光催化剂的稳定性等等。这些因素都
将对光解水的实际效果产生重要影响。
图l所示为几种半导体的能带关系
光辐射在半导体上，当辐射的能量大于或相当于半导体的禁带宽度时， 半导体内电子受激发从价带跃迁到导带，而空穴则留在价带，使电子和空穴 发生分离，然后分别在半导体的不同位置将水还原成氢气或者将水氧化成氧 气。图中路径A和B分别表示电子和空穴在半导体表面和内部的复合，是不利 于光解水的去激化过程；路径C和D则分别表示在半导体表面电子将水还原成 氢气和空穴将水氧化成氧气。
光催化分解水是一个不同于光催化降解有机废物的反应，后者是一 下坡反应(downhill reaction)，是不可逆的；而前者是一上坡反应(up— hill reaction)，即Gibbs自由能增加的反应，反应中光能将转变为化学能， 类似于植物的光合作用，故这类反应也被称为人工光合成。
半导体微粒要完全分解水必须满足如下基本条件：
光解水的原理如图2所示。
光催化剂
Ti02为基的光催化剂光催化剂 光照TiO2电极导致水分解最初由Fuiishima发现，随着
由电极电解水演变为多相催化分解水，以Ti02为基的催化 剂迅速发展。TiO2有3种晶型，即锐钛矿型、金红石型和 板钛矿型。板钛矿型TiO2没有光催化活性，金红石型TiO2 的活性也较低，实验证明，锐钛矿型TiO2催化产生H2的速 度是金红石型TiO。的7倍。另外，在TiO2中掺杂将增加或 降低TiO2的光催化活性，掺入比Ti4+高的w6+、Ta5+、Nb5+等 离子时，H2产生的速度加快，而掺入低价态离子In3+、Zn3+ 上等则减慢。
问题与展望
但在当在前无光牺解牲水剂制时氢实没现有可取见得光大的的光突解破水的制情H况2将下是，今利后用值废得水研中究的的电重子要给课体题作， 牺效解牲果水剂。制来由氢光于，解光仍水解有制水漫H制长2将的H2有还路重有要要许走的多，意问需义题要，没科起有技到解工了决作既，者消要的除实不环现懈境有努污真力染正。又实生用产意义H2的的双光重
生物制氢主要包括细 菌制氢和微藻制氢，微藻 太阳能光水解制氢是通过 微藻光合作用系统及其特 有的产氢酶系把水分解为 H2和02，微藻制H2又可分为 蓝藻光水筋制H2(固氮酶制 H2)和绿藻光水解制H2(可 逆产氢酶制H2)，但前者产 氢效率低，后者产氨效率 高。1998年，国际能源局 (IEA)的评估报告认为绿藻 光水解制H2最有应用前景
TiO2半导体催化光解水原理
TiO2半导体催化 光解水的原理，它的禁带 宽度为3.2 eV，当受到能 量等于或高于该能量光的 照射时，电子会从价带跃 迁到导带，在导带上有光 致电子，在价带上有光致 空穴，这种光致电子和空 穴有很强的氧化还原能力， 光致电子能使水中的H+还 原为H2，空穴能使水中的 OH-催化氧化为O2(或氧化 其他供电体)。
问题与展望
氢能被人们普遍认为是一种无污染的最清 洁的绿色能源，水和太阳能是一种取之不尽的物 质中。的水水完光全解可产循生环H2，利H用2和。O且2反用应H。又作生能成源水，，不自会然破界 坏环境的平衡，因而，在能源短缺和环境污染日 益严重的今天，开发氢能有非常重大的现实意义。 但到目前为止，人们所研制的光催化剂普遍存在 光电转换效率低、大多仪能吸收紫外线，而紫外 线在太阳光中仅占3％左右。最大的太阳光强度在 500 nrrl。因而研究光催化剂时，关键是要提高 其活性并将吸收波长扩展到可见光区，提高光能 的利用率，并消除其在水溶液中发生的光溶作用。