尹兴良，李蕾蕾，韩淑蕊

(聊城大学 化学化工学院、山东省化学储能与新型电池技术重点实验室，山东 聊城 252059)

0 引言

光合作用是维持碳氧平衡和生态系统稳定的基础，其本质是一种天然的光催化过程。从1915年威尔施泰特首次从植物叶片中纯化出叶绿素起，科学家就一直试图通过某种技术实现人工光催化，但直到上世纪七十年代初本多-藤岛效应提出后，人工光催化才得以付诸实践[1-4]。近五十年来光催化研究取得长足发展，研究涉及水分解、污染物降解，氨合成，二氧化碳还原和有机物合成等多个领域[5-9]。其中光催化分解水以H2为能量载体对于实现“阳光能源计划”和缓解能源危机有潜在价值。光催化分解水有三种技术形式：(1) 光伏辅助电解水(PV-E)；(2) 光电催化分解水(PEC)；(3) 粉末光催化分解水。PV-E虽然效率较高，但其技术成本远高于已工业化的CH4-H2O重整产氢技术成本，因此不具有竞争力，而PEC和粉末光催化分解水的成本是4.1-10.4/kg和1.6-3.2/kg[10]。根据美国能源部计算的具有竞争力的H2价格是2.0-4.0/kg，以此区间为衡量标准，粉末光催化产氢更具有成本优势[11]。但值得一提的是光催化技术的成本计算的两个前提条件是光催化剂稳定运行10年以上和光转化为H2(STH)的效率10%以上，但至今还没有能同时满足两个前提条件的催化剂。纵观光催化的研究进展，研究者多关注有牺牲剂参与的光催化半反应而光催化纯水分解的研究则较少。但从未来光解水工业化需求和环境相容性方面考虑，后者更具有研究意义。……