8.外场耦合
外场耦合是利用外场与光场的耦合效应来提高光催化反应的性能。外场包括热场、电场、微波场、超声波场等。热场是通过提高反应体系温度的来提高反应的速率,增加催化剂的光吸收。电场是在光电催化反应体系中,半导体/电解质界面空间电荷层的存在有利于光生载流子的分离,而光生电子和空穴注入溶液的速度不同,电荷分离的效果也不同,为了及时驱走半导体颗粒表面的光生电子,可以通过向工作电极施加阳极偏压来实现,从而提高界面的氧化效率。微波场可以增加催化剂的光吸收,抑制载流子的复合,促进表面羟基生成羟基自由基。超声波利用声波的造穴作用,也就是溶液中气泡的形成、成长和内爆气泡的爆裂导致体系局部的高能状态:高温、高压以及放电效应和等离子效应。
光解水系统
光解水系统也称光解水制氢系统或光解水产氢系统,是利用真空系统,在常压下进行光照实验,产生的氢气利用气体搅拌器在系统中搅拌均匀,可以在线取样进入气相色谱进行检测,保证了样品取出到检测过程的真空性和一致性,减少测试数据的误差,保证微量氢气在线监测的准确性。
与传统光催化水制氢实验方式相比,光解水制氢系统具备以下技术特点:
perfectlight光解水系统
占地面积小:系统总大小仅为680*450*980mm,放在实验台上或实验室地上都可以,
为国内实验室节省了很多宝贵的实验空间。
在线检测:稳定的气体在线收集检测系统,真空环境定量取样,使检测数据更加准确。
真空进样:进样系统与真空反应系统无缝连接,不但保证了进样时的气密性,还可以手
动进样制作氢气标样的标准曲线。
操作便捷:一站式服务,即装即用,进样、取样、检测仅需搬动一个真空阀门,操作非
常简单,最大程度简化实验过程。
系统兼容性强:本系统不但可以进行光催化水制氢实验,还可以兼容光催化电解水制氢、
热催化水制氢及常压下二氧化碳制甲醇等适合真空系统在线检测的催化实验。
高气密性阀体:perfectlight的光解水系统,可改用玻璃阀体,大大增加了系统气密性问题,对于制氢的辅助实验“制氧”完全可以完成实验过程。
结 语
迄今为止,人们所研究和发现的光催化剂和光催化体系仍然存在诸多问题,如光催化剂大多仅在紫外光区稳定有效,能够在可见光区使用的光催化剂不但催化活性低,而且几乎都存在光腐蚀现象,需使用牺牲剂进行抑制,能量转化效率低,这些阻碍了光解水的实际应用。光解水的研究是一项艰巨的工作,虽然近期取得了一些进展,但是还有很多工作需要进一步研究,如研制具有特殊结构的新型光催化剂、新型的光催化反应体系,对提高光催化性剂性能的方法进行更加深入的研究等,这些都是今后光解水的研究重点。