半导体光催化太阳能电解水制氢的研究与进展(精)

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半导体光催化剂制氢研究报告新进展

半导体光催化剂制氢研究新进展摘要：光催化剂材料的研制是光催化制氢技术的关键环节之一。

本文在简要介绍太阳能光解水制氢基本原理的基础上，重点介绍了目前国内外半导体制氢光催化剂材料研究的新进展和动态，并对其未来发展前景和趋势进行了展望。

关键词: 光催化；半导体材料；光催化剂引言太阳能作为一种最丰富的可再生能源, 具有其它能源所不可比拟的优点[1-3]。

太阳能取之不尽、用之不竭，太阳每年向地球辐照的能量大约是5.4×1024焦耳。

与核能相比，太阳能更为安全；与水能、风能相比，太阳能利用的成本较低，而且不受地理条件的限制。

全世界范围每年需要的能源相当于8×109吨煤，也就是1.09×1020焦耳的能量。

如果辐照地球上一小部分的太阳能能被利用的话，许多能源问题都可能迎刃而解。

目前，太阳能转换主要有光热转换、生物质转化、光电转换和化学转化四种形式。

太阳能直接转化为高效清洁可储存的化学能，如氢，是最理想的能源转化和存储方式。

氢是高质能比(33900卡/克)、清洁无污染、高效和可储存运输的能源载体[4-14]，（如图1所示）。

氢还是重要的化工原料之一[15-29]。

虽然氢是宇宙中最富有的元素，但在地球上并没有直接可利用的氢气资源。

目前，氢主要利用水电解和重整矿物燃料制备。

水电解能耗巨大，矿物燃料重整转化效率和产量虽然都较高，但依赖于储量有限的矿物燃料，并且反应副产物二氧化碳排放到大气中导致温室效应。

利用太阳能直接从水中获得的氢气，氢气又可作为能源燃料，燃烧产物是水，它以最清洁环保的形态回到自然生态循环中，这是一种完全的可持续开发的能源利用的途径。

20世纪60年代末，日本学者Fujishima和Honda发现光照n-型半导体TiO2电极可导致水分解[30, 31]，使人们认识到了利用太阳能光催化分解水制氢的可行性，利用太阳能分解水制氢或将太阳能直接转化为化学能逐渐成为能源领域的研究热点之一[32, 33]。

电解水制氢材料研究进展

电解水制氢材料研究进展电解水制氢是一种潜力巨大的清洁能源技术，通过将水分解成氢气和氧气以获取可再生的氢燃料。

随着气候变化和能源安全的日益严峻形势，电解水制氢技术的研究进展备受关注。

近年来，关于电解水制氢材料的研究取得了很大的进展，为该技术的商业化和工业化奠定了坚实的基础。

传统的电解水制氢技术主要依赖于铂、钯等贵金属作为催化剂，然而这些贵金属的成本极高，在大规模应用中成本太高，并且存在资源供给的限制。

寻找替代的廉价催化剂成为了当前电解水制氢研究的重要方向之一。

近年来，许多研究团队在探索新型的廉价催化剂，并取得了不少突破性进展。

在这方面，非贵金属催化剂成为了研究的热点之一。

钴、镍、铁等过渡金属和其氢氧化物是常见的非贵金属催化剂，它们具有丰富的资源和较低的成本，因此备受关注。

研究表明，这些非贵金属催化剂在电解水制氢中具有良好的催化活性和稳定性，部分甚至优于贵金属催化剂。

研究人员也在不断优化这些非贵金属催化剂的结构和性能，以提高其催化活性和稳定性，促进其在电解水制氢中的应用。

除了非贵金属催化剂外，碳基材料也是一类备受关注的电解水制氢催化剂。

碳基材料具有丰富的资源、低成本和良好的导电性等优点，因此备受青睐。

石墨烯、碳纳米管等碳基材料因其特殊的结构和性质，在电解水制氢中展现出良好的催化活性，并且具有潜在的工业化应用前景。

研究人员也在不断寻求新的碳基材料，并通过调控其结构和表面功能团，进一步优化其催化性能，有望实现碳基材料在电解水制氢中的大规模应用。

过渡金属氧化物和氢氧化物也是一类重要的电解水制氢催化剂。

钼、杂化钨氧化物、镍铁氧化物、镍钴氧化物等过渡金属氧化物和氢氧化物因其优异的催化活性和丰富的资源得到了广泛的研究。

在实验条件和结构表征的指导下，研究者们通过精密的合成方法，设计制备出具有优异电催化性能的氧化物和氢氧化物催化剂，为电解水制氢技术的商业化发展提供了有力的支撑。

纳米材料也是电解水制氢研究的重要方向之一。

半导体光催化全分解水的最新研究进展

导体，ｅ基半导体、Ｇａ基半导体，层状金属氧化物，具有ｄｏ、ｄ电子构型的半导体和Ｚ型反应体系，分析了光催化效率的影响因素，并对未来做出了展望。
关键词半导体全分解水ｚ型反应体系光催化效率
中图分类号：ＴＢ３４
能源危机和环境污染已成为制约当代人类发展的主要
问题。自１９世纪工业革命以来，人类赖以生存的能源主要
反应，反应中光能将转变为化学能。在标准状态下，若要把
１ｍｏｌ的水分解为氢气和氧气，需要２３７ｋＪ的能量。
ｃｏｎｄｕｃｔｏｒｐｈｏｔｏｃａｔａｌｙｓｔｓｌｉｋｅｔａｎｔａｌａｔｅｓ，ＧｅｏｒＧａｂａｓｅｄｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒｓ，ｌａｙｅｒｅｄｓｔｒｕｃｔｕｒｅｍｅｔａｌｏｘｉｄｅｓ，ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃ — ｔｏｒｓｗｉｔｈｄｏｏｒｄｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｃｏｎｆｉｇｕｒａｔｉｏｎａｎｄＺ－ｓｃｈｅｍｅｐｈｏｔｏｓｙｓｔｅｍｆｏｒｏｖｅｒａｌｌｗａｔｅｒｓｐｌｉｔｔｉｎｇｉｎｒｅｃｅｎｔｙｅａｒｓ．ａｒｅｉｎ — ｔｒｏｄｕｃｅｄ．Ｔｈｅａｆｆｅｃｔｉｎｇｆａｃｔｏｒｓｏｆｐｈｏｔｏｃａｔａｌｙｔｉｅｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙａｒｅａｌｓｏｄｉｓｃｕｓｓｅｄａｎｄａｎｏｕｔｌｏｏｋｆｏｒｆｕｔｕｒｅｒｅｓｅａｒｃｈｉｓｐｒｏ — ｐｏｓｅｄ．

光解水制氢无机半导体

光解水制氢无机半导体光解水制氢是一种具有广阔应用前景的清洁能源技术，其原理是利用太阳能将水分子分解为氢气和氧气。

无机半导体作为光催化剂在光解水制氢过程中发挥着重要作用。

本文通过对光解水制氢和无机半导体的相关理论及实验研究进行综述，探讨了该领域的发展现状及未来展望。

光解水制氢技术具有三大优势：清洁、可再生和高效。

相比传统燃烧石油等传统能源，氢能源不会产生二氧化碳等有害气体，对环境没有污染，且氢气可以通过电解水等方式再生制备。

此外，光解水制氢技术的能量转化效率较高，是人类应对能源危机和全球气候变化的重要途径。

无机半导体是一类具有半导体性质的无机材料，其电子结构和能带结构决定了其在光解水制氢中的光催化性能。

常见的无机半导体材料包括TiO2、ZnO、Fe2O3等。

这些材料能够吸收太阳光的能量，促使水分子发生氧化还原反应，产生氢气和氧气。

通过调控无机半导体的结构和性质，可以提高其光催化活性和稳定性。

近年来，科研人员对光解水制氢和无机半导体的研究取得了许多进展。

他们通过表面修饰、纳米结构设计、杂质掺杂等手段，改善了无机半导体的光催化性能。

例如，通过调控TiO2的纳米结构，可以增强其光吸收能力和光生电子、空穴的分离效率，从而提高光解水制氢的效率。

此外，引入金属离子、复合半导体等措施也被广泛应用于提升无机半导体的光催化活性。

然而，目前光解水制氢技术仍然存在一些挑战。

例如，无机半导体材料的光电转化效率仍然较低，光照条件下制氢速率有限，光催化剂在长时间使用过程中稳定性不足等问题。

为了克服这些挑战，有必要进一步深入探讨无机半导体的电子结构和光物理性质，寻找新的光催化机制，提高光解水制氢技术的可持续性和经济性。

未来，随着材料科学和光电子学等领域的发展，相信光解水制氢技术和无机半导体材料会迎来更多的突破。

我们可以通过合成多孔结构材料、设计多功能合成复合体系、构建光催化界面等策略，进一步提高无机半导体的光催化性能，推动光解水制氢技术向商业化和工程化迈进。

光催化水分解产氢机理的研究与优化

光催化水分解产氢机理的研究与优化随着能源需求的不断增加，氢燃料作为一种新型、清洁、高效、可再生的能源逐渐引起了人们的关注。

而氢气的主要制备方法为化石燃料煤、油、气的加氢或蒸气重整。

这些方法虽然可以大规模生产氢气，但是随之产生的污染物对环境造成了极大的危害。

因此，寻找一种新型的、经济、环保、高效的氢气制备技术势在必行。

光催化水分解产氢技术作为一种新兴的氢能技术，其能够将太阳能转化为化学能，从水中直接产生氢气，具有很好的前景。

本文将探讨光催化水分解产氢机理的研究与优化。

一、光催化水分解产氢机理光催化水分解产氢机理简单来说就是通过光催化材料吸收阳光能量，高效地催化水分子分解，同时产生氧气和氢气。

在此过程中，催化材料起着重要的作用。

催化材料分为三类：基于金属氧化物的催化剂、基于半导体的催化剂和基于复杂金属体系的催化剂。

其中基于半导体的催化剂是目前研究最为广泛的一种。

基于半导体的光催化材料一般包括锐钛矿型吸光物、氧化物、混合氧化物、多元复合材料等。

这些材料的光响应区域涵盖了紫外-可见-近红外波段，其中狄克斯特（TiO2）和β-Ga2O3两种材料具有较高的光催化活性。

这是由于在激光器照射下，材料表面形成了带正电荷和带负电荷的电子空穴对，进而使得水分子发生光解反应，生成氧气和氢气。

二、光催化水分解产氢机理的优化尽管光催化水分解产氢技术具有很好的前景，但是在实际应用中，其产氢量十分有限，甚至达不到商业应用水平。

因此，对于光催化水分解产氢过程的优化和增效研究十分重要。

主要从以下几个方面来进行优化：1. 催化剂的改良催化剂的优良特性需要满足多种因素，包括光吸收性、光得%，高电导、易被还原、反应物的吸附能力等。

同时，催化剂的表面积、结构、晶体形态、比表面积等也对其光催化反应活性影响巨大。

因此，如何设计和合成出理想的催化剂材料是当前亟待解决的问题。

2. 增加可见光吸收区域目前，阳光中大部分光线是可见光，在太阳能使用和研究中具有极高的利用价值。

光电催化水分解产氢的新型光催化材料研究

光电催化水分解产氢的新型光催化材料研究光电催化水分解产氢技术作为一种可持续发展的清洁能源技术，受到了广泛的关注。

随着能源需求的增加和环境污染的加剧，人们对于高效、低成本的水分解产氢技术的需求日益迫切。

近年来，研究人员通过改进和设计新型光催化材料，取得了一系列令人瞩目的研究成果。

本文将讨论最近的研究进展，重点介绍几种新型光催化材料以及其在光电催化水分解产氢中的应用。

一、光电催化水分解产氢研究的背景光电催化水分解是一种利用太阳能进行可持续产氢的方法。

水分解可以将水分解为氢气和氧气，产生的氢气可以作为一种清洁可再生能源。

然而，传统的光催化材料在水分解过程中效率低下，制约了该技术的应用。

因此，研究新型光催化材料是提高光电催化水分解产氢效率的关键。

二、半导体纳米材料在光电催化水分解产氢中的应用半导体纳米材料是目前最常用的光催化材料之一。

通过优化材料的能带结构和光吸收性能，可以提高材料在光电催化中的活性。

例如，一些研究人员利用纳米结构改善了材料的光吸收能力，并通过掺杂和复合物的设计提高了材料的电子传输速度和分离效率。

这些改进措施使得纳米材料在光电催化水分解产氢中表现出更高的活性和稳定性。

三、复合型光催化材料的发展近年来，研究人员将不同种类的光催化材料进行复合，形成新型复合型光催化材料。

这种复合材料的研究是为了克服单一材料在光电催化水分解产氢中的不足，进一步提高产氢效率。

例如，研究人员通过制备金属半导体纳米材料的复合物，实现了光催化材料能带的调控，使得光生电子和空穴的分离效果更好，从而提高了产氢效率。

四、二维材料在光电催化水分解产氢中的应用二维材料由于其独特的电子结构和光学性质，在光电催化水分解产氢中拥有广阔的应用前景。

例如，石墨烯具有高电导率和优异的光吸收能力，可以作为载流子传输和光吸收的媒介。

其他二维材料，如二硫化钼和二硒化钼，也具有优良的催化性能。

研究人员通过调控二维材料的厚度、组分和构造，提高了材料在光电催化中的活性和稳定性。

太阳能光催化制氢研究进展

Photocatalytic Hydrogen Production Utilizing Solar Energy
Wen Fuyu Yang Jinhui Zong Xu Ma Yi Xu Qian Ma B aojun Li Can
3 3
( State Key Laboratory of Catalysis , Dalian Institute of Chemical Physics , Chinese Academy of Sciences , Dalian 116023 , China) Abstract Fossil fuels are non2renewable energy sources , combustion of fossil fuels cause a series of global environmental problems , such as global warming by releasing of green2house gas CO2 , and a series of environmental pollution problems , etc. Development of clean , environmental friendly , and sustainable (or renewable ) none fossil fuel energy sources has drawn much attention and becomes an important priority stratagem in many countries. Nowadays , it is generally accepted that solar energy will play an important role in the development of new energy sources since it is abundant , clean and especially renewable. Hydrogen is an ideal candidate for the replacement of the fossil fuels , because it features high combustion energy , and no environmental pollution. As a sustainable approach for new energy sources , photocatalytic hydrogen production utilizing solar energy is a promising strategy for the world. This article briefly review the recent advances in photocatalytic hydrogen production especially summarize the recent progress in photocatalytic H2 evolution made in our group . The prospects for the development of highly efficient photocatalysts for H2 production is also discussed. Key words solar energy ; photocatalysis ; hydrogen

电解水制氢技术研究进展与发展

电解水制氢技术研究进展与发展摘要：随着日益增长的低碳减排需求，氢的绿色制取技术受到广泛重视，利用可再生能源进行电解水制氢是目前众多氢气来源方案中碳排放最低的工艺。

本文梳理了氢能需求和规划的进展、电解水制氢的示范项目情况，重点分析了电解水制氢技术，涵盖技术分类、碱水制氢应用、质子交换膜（PEM）电解水制氢。

研究认为，提升电催化剂活性、提高膜电极中催化剂的利用率、改善双极板表面处理工艺、优化电解槽结构，有助于提高PEM电解槽的性能并降低设备成本；PEM 电解水制氢技术的运行电流密度高、能耗低、产氢压力高，适应可再生能源发电的波动性特征、易于与可再生能源消纳相结合，是电解水制氢的适宜方案。

结合氢储运与电解制氢的技术特征研判、我国输氢需求，提出发展建议：利用西北、西南、东北等区域丰富的可再生能源，通过电解水制氢产生高压氢；氢送入天然气管网，然后在用氢端从天然气管道取气、重整制氢，由此构成绿色制氢与长距离输送的系统解决方案。

一、前言回顾人类所消耗的能源形式，远古时代的钻木取火、农耕时代开始使用的煤炭、工业时代大规模应用的石油与天然气，这些能源载体的变化体现了减碳加氢、碳氢比降低的趋势。

当前，我国碳达峰、碳中和发展目标的提出，将进一步提速减碳的过程。

氢气作为零碳的能源载体，正在得到越来越多的关注：2050年世界上20%的CO2减排可以通过氢能替代完成，氢能消费将占世界能源市场的18%。

氢利用的途径主要是燃料电池移动动力、分布式电站、化工加氢，新兴发展的是氢燃料汽轮机、氢气冶金等。

氢能的利用需要从制氢开始，由于氢气在自然界极少以单质形式存在，需要通过工业过程制取。

氢气的来源分为工业副产氢、化石燃料制氢、电解水制氢等途径，差别在于原料的再生性、CO2排放、制氢成本。

目前，世界上超过95%的氢气制取来源于化石燃料重整[1]，生产过程必然排放CO2；约4%~5%的氢气来源于电解水，生产过程没有CO2排放。

制氢过程按照碳排放强度分为灰氢（煤制氢）、蓝氢（天然气制氢）、绿氢（电解水制氢、可再生能源）。

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半导体光催化太阳能电解水制氢的研究与进展张海鹏，陈卫军，徐军明，林弥，杨柳，李文钧杭州电子科技大学电子信息学院，杭州（310018）E-mail：摘要：首先概述了主要的太阳能制氢技术，然后依次分别综述了半导体光催化水解制氢技术、太阳能光伏电解水制氢技术、半导体光催化电解水制氢技术发展障碍的研究现状，总结了近年来这几方面技术研究的发展规律，指出了太阳能及混合动力半导体光催化电解水制氢将成为氢能产业的主要技术路线之一。

最后预测了这几方面技术研究可能的主要发展趋势。

关键词：半导体；光催化；太阳能；电解水；制氢；改性中图分类号：TN304.91+TB34+TE624.9+TK511+.4+TE09 文献标识码：A0 引言氢能具有高效、清洁、无污染、易于产生、便于输运和可再生等特点,是最理想的能源载体。

因此，氢能将会成为未来化石能源的主要替代能源之一，利用可再生能源制取氢气是未来能源发展的必然趋势[1]。

水和阳光可称是取之不尽的资源。

从水中获得的氢作为能源使用后又回到了水的形态，是一种完全的可持续开发和利用。

水在化学热力学上是一种十分稳定的化合物，很难分解。

但是水作为一种电解质又是不稳定的，其电解电压仅为1.229eV。

因此把太阳能先转化为电能，通过电化学过程可实现光电分解水制取氢气的目的。

随着光伏电池效率的提高和成本的降低以及电解槽技术的成熟，利用太阳能转化的电能进行电解水制氢将成为氢能源开发的重要途径之一。

今仍难以与传统电解水制氢竞争。

在太阳能电解水制氢的装置中，多采用硅电极，用磷渗渍成负极，硼渗渍成正极。

或采用氧化铁作电极，用镁渗渍及硅渗渍分别形成正负极。

当阳光照射在光伏转换装置上时，便会产生氢和氧。

但是光-氢转换效率低。

太阳能热化学制氢技术较成熟、产量大、成本低，但是需要复杂的机电设备、强电辅助、高温条件和耐高温材料，常规耗能高，效率较低且伴有环境污染。

太阳能光化学制氢利用乙醇、光敏剂和催化剂实现光化学分解实现，目前还不够成熟，光-氢转换效率还很低。

太阳能热解水制氢需要2000℃以上的超高温，装置结构复杂、造价昂贵，光-氢转换效率很低，制氢技术不够实用。

利用光合作用制氢技术还处于探索阶段，微生物产氮化酶、氢化酶效率低，氮化酶、氢化酶的热稳定性不好、寿命太短，因而还有待进一步研究。

太阳能光解水制氢采用半导体光敏催化剂分解水制氢，由于缺乏可见光敏和宽谱线光敏催化剂，光-氢转换效率还比较低。

近几年太阳能光解水制氢技术的迅猛发展和巨大突破，有可能在未来二三十年内逐步走向实用化，使太阳能光解水制氢产业化成为现实。

太阳能光解水制氢的主要途径有光电化学法、均相光助络合法和半导体光催化法。

其中，以半导体光催化法最经济、清洁、- 1 -1 概述目前，太阳能制氢技术主要有：太阳能电解水制氢，太阳能热化学制氢，太阳能光化学制氢，太阳能光解水制氢，太阳能热解水制氢和光合作用制氢。

太阳能电解水制氢系统采用光电池、电解电极和电解池构成，制氢的方法分两步：第一步是通过太阳电池将太阳能转换成电能，第二步是将电能转化成氢，构成所谓的太阳能光伏制氢系统。

由于太阳能-氢的转换效率较低，在经济上太阳能电解水制氢至[2]实用，因而最富有前途。

半导体光催化太阳能电解水制氢技术是将太阳能电解水制氢技术与半导体光催化太阳能光解水制氢技术相结合的一种复合光电分解水制氢技术。

该技术具有光氢转换效率高、节省常规能源、保护环境和便于氢氧分离等优点，一旦发展成熟并投入使用将带来显著的经济效益、环境效益和社会效益，并可能带给人类使用能源的革命性变革。

的正交表面上用作H2SO4溶液水解电极。

该电极电位维持在比甘汞电极电位低0.1V且在可见光照射下可以连续产生氢气[11]。

A. Harriman等人和K. Kalyanasundaram先后研究证实，在光照含Pt催化剂的锌卟啉水溶液中，EDTA 将锌卟啉阳离子的一个电子转移到三重激发态。

锌卟啉失去一个电子的产物进而还原水产生氢气。

而且，胶状Pt微粒对产氢效率的影响比凝絮更显著[12,13]。

T. Milica等人采用脉冲射解技术研究了Pt负载甲基紫催化还原水制氢的温度依赖性，结果表明低温下甲基紫氢化降低了亲水Pt催化活性，温度升高时逆反应减弱有利于维持亲水Pt催化活性[14]。

C. M. Kaufman等人报道，在适当的初始酸浓度和21.7℃下，NaBH4水解在2.5min时接近80%，在10min时接近90%。

而且过渡金属及其盐类均对NaBH4水解制氢有加速作用[15]。

J. Kobayashi等人指出，在紫外和可见光区，氧化铝担载复合半导体催化剂(ZnS-CdS/Al2O3)光催化水解制氢活性都比单一半导体催化剂的高得多，可能是由于在二者紧密接触区域产生了新的催化活性点所致[16]。

20世纪90年代，半导体光催化水解制氢的研究开始逐渐向无机金属及金属盐类复合新结构光催化剂研究过渡，并且催化剂为度开始进入纳米范围。

A. Mills等人报道了以许多不同氧化还原催化剂为媒介还原的甲基紫离子还原水产生氢气的研究，发现其中经氢气预处理的氧化铝担载Pt的效率、活性、重复性和稳定性最佳，两资产额为ca.0.75[17]。

M. Suzuki等人制备了不溶性部分季铵华的聚乙烯基咪唑束缚钌络合物自立薄膜光催化剂。

在光照(λ>440nm)该催化剂、甲基紫、三乙醇胺和双二嘧啶铂的水溶液时观测到光诱导氢气产生[18]。

C. Kyeong-Hwan等人指出，铯负载-铌酸钾盐催化可以达到37.4mmol/h的氢气释放速度。

Tetsuya Kida等人研究了一种新型纳米半导体光催化剂LaMnO3/CdS，粒子尺寸在1-100nm时存在明显的量子效应，且其吸收谱随尺寸减小而蓝- 2 -2 半导体光催化水解制氢的研究进展自1972 年日本东京大学的A. Honda等首次报导TiO2 单晶电极光催化降解水从而产生氢气这一现象后[3]，半导体光催化水解制氢的研究开始兴起，并得到了较快的发展，主要经历了以TiO2等金属氧化物、染料负载金属与复合有机半导体、杂多酸盐和金属硫化物、层状金属氧化物和复合层状物为光催化剂水解制氢等发展阶段[4,5]，并在半导体光催化剂的制备、改性和光催化相关理论方面取得了较多成果，如对TiO2进行掺杂、表面贵金属（Pt、Pd、Ru、Au）淀积和光敏化等[6]。

之后，K. Guruanthan等采用量过渡金属离子掺杂的γ-Bi2O3作为催化剂，子效率达到68%[7]。

20世纪80年代，半导体光催化水解制氢的研究主要集中在染料负载金属与复合有机半导体光催化剂领域。

I. Okura等人报道了氢化酶与胶状铂催化水解制氢的比较研究，结果证实氢化酶每个活性点的周转率比胶状铂的大500倍[8]。

F. Rodney等人研究指出铂金属络合物的酸性水溶液在紫外或者可见光照射下可以产生氢气[9]。

R. James等人的实验研究证实，半胱氨酸和乙二胺四乙酸(EDTA: ethylene- diaminetetra-acetic acid)水溶液中悬浮CdS微粒催化紫外光(436nm)分解水制氢的量子产额为0.04mol/ einstain，但是有氧存在时上限会降低[10]。

B. Harry 等人将Ru氧化还原耦合剂固化在聚硫氮单晶移[19]。

上官文峰等人研究指出，新型隧道结构半导体光催化剂效果优于离子交换层状催化剂，添加半导体Pt修饰有利于减弱光生载流子复合，同时添加Cu2O 可见光催化剂有利于提高可见光利用率[20]。

进入21世纪以来，半导体光催化水解制氢的研究进入了蓬勃发展阶段，新催化结构、新催化材料、新结构材料制备技术、催化机理及新催化方法的深入研究竞相争鸣。

2000-2001年，S. Mukhopadhyay等人研究指出在适当条件下碳负载锌粉与钯催化剂可以催化水分解产生氢气，并且在水中存在氧化氘时观测到不寻常的动态同位素效应：吸附在催化剂表面的水分子经历比氢气产生快100倍的氕—氘交换反应，这可能主要是由钯—氢和锌—氧互作用所致[21]。

S. Licht等报道了采用AlGaAs/SiRuO2/Ptblack为光催化体系制氢，其转换效率达18.3%，用掺杂1%Fe 的RuS2修饰该光催化剂可以进一步提高效率[22,23]。

R. Asahi等人报导了采用TiO2-xNx将TiO2的吸收光谱移入可见光(λ<500nm)区，并具有催化活性[24]。

邹志刚等人在日本发现了In0.9Ni0.1TaO4光催化材料并应用于光解水制氢，实现了将太阳能转化为化学能。

该工作突破了传统的只能在紫外光下具有活性的第一代光催化材料体系，发展了一种全新的具有可见光活性的新型复杂氧化物催化体系(In1-xNixTaO4)。

该项成果在国际上引起广泛关注。

这种新型复杂氧化物光催化材料的提出，代表了第二代可见光响应型光催化材料体系研究的开始[25]。

2002年，T. Bak等人对太阳能光电化学分解水制氢技术进行了系统的阐述。

他们从半导体光催化光电极的半导电性、电化学特性及其对光电化学池(PEC)性能影响等方面概括了对光电极性能的要求；简述了不同类型的PECs、PEC的结构与材料选择对光能转换效率的影响；指出了为满足光电极的特殊要求，需要采用非常复杂的先进材料工程技术处理相应材料，以获取所需的材料固-固和固-液界面特性[26]。

S. U. M. Khan等学者- 3 -通过在天然气中煅烧金属钛片得到的碳化物TiO2-xCx对分解水具有很好的可见光催化活性[27]。

Abe 等用染料敏化的Pt/TiO2在三乙醇胺(TEOA)溶液中光催化制氢, 反应20 h后产氢量由大到小分别为：黄色曙红> 红汞> 罗丹明6G> 荧光黄> 罗丹明B> 联吡啶[28]。

2003年，K. Testsuya等人研究了一种新型纳米级半导体光催化剂LaMnO3/CdS。

这种催化剂颗粒度在1-100纳米量级时存在明显量子效应，有效禁带宽度随粒子尺寸减小而增大，导致其相应吸收光谱蓝移。

所以半导体光催化剂LaMnO3/CdS 有很好的催化活性[29]。

中国科学院大连物理化学研究所李灿研究组在J. Chem. Soc. Chem. Commun.上报道，发现了一种新的光催化材料，它由铟锌的硫化物(ZnIn2S4)，可见光吸收峰达到600nm，能在太阳可见光照射下裂解水，连续产生氢气和氧气，并且效率保持稳定[30]。

南京大学环境材料与再生能源研究中心主任邹志刚通过与日本产业技术综合研究所的合作研究，向社会公布了“可见光响应型水全分解光催化剂”这一重大科研成果，研制出一种新型的光催化材料，它由铟钽氧化物组成，表面有一层镍氧化物。