光催化分解水产氢和产氧机理的原位时间分辨光谱研究

针对具有重要战略意义的能源问题，太阳能光催化制氢被证明是具有极大潜力的方法。而产氢效率过低一直限制了光催化技术的进一步发展，因此如何理解光催化过程中的机理，有效地提高产氢效率已经成为其核心问题。近年来已有研究表明光催化过程中的产氧半反应是分解水的控速步骤，同时也决定着产氢的效率，因此对于这一关键问题的充分研究是重大基础性科学课题。本项目提出利用原位时间分辨紫外可见光谱的方法对光催化分解水过程中产氧这一决速步骤进行研究，对产氧的活性中心（光生空穴）的衰减动力学进行细致的研究，同时结合已有的时间分辨红外和激光诱导荧光光谱技术实现对光催化过程中光生电子的动力学行为和中间态活性物种进行实时表征。本项目还计划运用光谱电化学的手段直接得到光催化过程中催化剂表面反应物种的吸附-脱附情况和相应的电极过程动力学信息。同时结合其他的表征手段，对光催化分解水产氢和产氧的的机理进行系统的研究。