光催化助催化剂的光电成像研究

Solar energy featured with cleanness and renewable, it opened a route for solve the problems of energy shortage and environment pollution in the future. However, the large-scale applications are not achieved due to the low efficiency. Loading co-catalysts features a robust way to achieve higher photocatalytic activity. Advancing co-catalysts towards high photon to chemical conversion efficiency requires the understanding of the photo generated charge separation, charge transfer and charge utilization process at a spatial point of view. Using the newly developed photoelectrical imaging technique, we propose the project as follows: 1) Unlike the traditional catalysis, charge separation and transfer are crucial steps in the process. This project will study the charge separation efficiency and mechanism of co-catalyst by spatial resolved SPV. 2) Study the photocatalytic reaction kinetic of by SECM. 3) A co-catalyst/semiconductor model will be put forwarded by systematic study a series co-catalyst/semiconductor photocatalysts.

太阳能光催化分解水制氢是未来解决能源和环境问题的重要途径之一。太阳能光催化分解水制氢虽然展示了大规模应用的前景，但是目前效率还较低。提高太阳能光催化活性的方法有很多，其中担载助催化剂是很有效的方式。本申请项目是利用自行搭建的微纳米空间分辨的光电成像装置系统的研究助催化剂对光催化活性提升的本质原因。从光催化的过程看，分为光生电荷的产生、分离转移以及利用。助催化剂可能参与后面两个过程。根据我们的前期研究，本申请项目将从下面几个方面研究：1）利用空间分辨的表面光电压研究助催化剂对光生电荷分离的驱动力本质。2)利用扫描电化学显微镜研究助催化剂影响光催化反应动力学的因素。3）研究一系列半导体-助催化剂体系，对光催化助催化剂机理有深入认识，并开发出构建高活性光催化助催化剂体系的理论。

光生电荷的分离过程被认为是光催化过程重要过程，光催化效率的提高不仅徐娅依赖于光催化剂的吸光范围，同时需要将产生的光生电荷进行高效的分离和利用。.本项目着眼于光催化助催化剂对光催化效率提高的机理问题。自行搭建了粉末原子层沉积系统以及具有纳米分辨率的表面光电压系统，用于催化剂的精密可控制备以及光生电荷的表征。.粉末原子层沉积用于在粉末光催化剂表面进行精密可控的助催化剂沉积，甚至在20nm的颗粒载体上也可以进行精密的沉积。进行了贵金属、氧化物助催化剂的沉积，通过工艺摸索以及仪器改进。实现了Pt、Pd、Au等贵金属，氧化铝、氧化锌等氧化物精密可控沉积。.搭建并改进了具有纳米分辨率的表面光电压系统。通过结合表面光电压以及开尔文探针显微镜，可以提供具有纳米空间分辨率的表面光电压研究。其可以用于光催化剂表面定点的表面光电压测试，另外可以实现光催化剂表面的光生电荷成像。通过成像以及光谱的方式，研究光催化剂表面的电荷分离过程和机理。