集成光电极的制备及其可见光分解水效能研究

本项目在已制备的多孔纳米氧化物或其复合物的基础上，通过掺杂或有机杂化等方式优化光催化材料的组成、微观结构、光响应、能隙以及光电化学性能。提出将具有优异的光催化活性、光敏性和强抗光氧化性的硫杂金属酞菁类大环配合物用作光敏剂，提高半导体层对可见光的响应、稳定性和光量子效率；并以此材料制膜构建光电化学(PEC)或光伏/光电化学(PV/PEC)集成光电极器件用于可见光直接光解水制氢气。利用能带理论和分子轨道理论设计并调整光电极的组成和光响应特性，使各层间能级匹配。此体系在光照下，光生电子-空穴分别流向光电极的两侧，水被直接劈裂，而光为唯一的输入能量，具有结构紧凑、节能等优点。通过改进还可分解废水中的污染物的同时制氢气用于环境净化，是完全的绿色系统。这类光电极器件的研发可望为解决人类可持续发展所面临的难题提供行之有效的途径，蕴含着极大的经济效益和社会效益，具有重要的理论价值和广阔的应用前景。