Angew.:光催化水分解性能的更准确的评估方法

雨辰

2020-09-12

在过去的几十年中，已经开发了各种光催化剂，并且在太阳能驱动的光催化水分解领域中取得了巨大的进步。然而，缺乏一种准确、全面的评价方法，极大地阻碍了不同体系间的有意义的比较，成为光催化剂开发的严重障碍。虽然许多研究人员都意识到这一点，但在这方面的工作还很少。

有鉴于此，国家纳米科学中心朴玲钰研究员等人，首先分析现有评估方法的不足，然后提出了初步建议，旨在激发研究界的讨论，并希望建立一个被广泛接受的权威的光催化剂性能评价体系。

本文要点

1）首先分析了用于H₂生产的光催化水分解领域中现有评估方法中主要参数的不足。然后根据光源，光催化剂质量，反应介质，温度和稳定性等关键指标提出初步建议。

2）基于反应速率、内部量子产率(IQY)或表观量子产率(AQY)和太阳制氢(STH)转换效率等参数，讨论了传统的评价方法。上述三个参数从不同角度反映了光催化剂的性能，并受不同因素的影响。它们的共同点是分子，是根据产生的氢气量计算出来的。这些参数的差异在于分母的定义，可以根据实际需要选择其中一个或多个来评价光催化性能。

3）太阳能驱动的水分解产生氢已经取得了很大的进展。建立先进的评估方法以满足光催化分解水体系的发展具有重要的现实意义和紧迫性。通过结合指定的反应条件（准确的光信息，包括水质和牺牲剂的反应介质以及反应温度）和与光催化剂质量平稳点，可以获得准确的产H₂量。通过考虑反应时间，可以计算出氢气的产生率。同时，随着反应时间的延长，可以得到光催化剂失活前生成的H₂量或反应速率随反应时间的变化趋势，这反映了光催化剂的稳定性。

总之，该工作旨在通过提出更全面和准确的评价指标来促进光催化水裂解的发展，有助于建立一个更加合理、公平的评价体系。

参考文献：

Shuang Cao et al. Considerations for a More Accurate Evaluation Method for Photocatalytic Water Splitting. Angew., 2020.

DOI: 10.1002/anie.202009633

https://doi.org/10.1002/anie.202009633