半导体纳米材料的制备及其光催化制氢的研究进展

2016年第35卷第1期CHEMICAL INDUSTRY AND ENGINEERING PROGRESS ·131·化工进展基于表面等离子体共振效应的Ag(Au)/半导体纳米复合光催化剂的研究进展邵先坤，郝勇敢，刘同宣，胡路阳，王媛媛，李本侠（安徽理工大学材料科学与工程学院，安徽淮南 232001）摘要：由具有表面等离子体共振（surface plasmon resonance，SPR）效应的贵金属（Ag、Au等）纳米粒子和半导体纳米结构组成的纳米复合光催化剂具有优异的可见光光催化活性，成为新型光催化材料的研究热点之一。

本文综述了Ag(Au)/半导体纳米复合光催化剂的制备方法、基本性质以及光催化应用方面的一些重要研究进展；重点介绍了Ag(Au)等纳米粒子的表面等离子共振增强可见光催化活性的机理，以及Ag(Au)纳米粒子与不同类型半导体复合的光催化剂的光催化性能，其中所涉及的半导体包括金属氧化物、硫化物和其他一些半导体；本领域未来几年的研究热点将集中于新型高效的Ag(Au)/半导体纳米复合光催化剂的微结构调控及其用于可见光驱动有机反应的机理研究。

本文为基于SPR效应构建Ag(Au)/半导体纳米复合光催化剂的研究提供了有力的参考依据，并且指出Ag(Au)/半导体纳米复合光催化剂的研究是发展可见光高效光催化剂的重要方向。

关键词：贵金属；表面等离子体共振；可见光响应；催化剂；降解；制氢中图分类号：O 649.2 文献标志码：A 文章编号：1000–6613（2016）01–0131–07DOI：10.16085/j.issn.1000-6613.2016.01.017Research progress of Ag(Au)/semiconductor nanohybrid photocatalystsbased on surface plasmon resonanceSHAO Xiankun，HAO Yonggan，LIU Tongxuan，HU Luyang，WANG Yuanyuan，LI Benxia （School of Materials Science and Engineering，Anhui University of Science and Technology，Huainan 232001，Anhui，China）Abstract：Nanohybrid photocatalysts composed of noble metal nanoparticles (Ag，Au，etc.) with surface plasmon resonance (SPR) effect and semiconductor nanostructures have become one of the research hotspots in the field of advanced photocatalysis because of their excellent photocatalytic activity under visible light irradiation. This review summarized some significant research progress about the basic properties，preparation methods and the photocatalytic applications of the plasmonic Ag(Au)/semiconductor nanohybrid photocatalysts. We emphatically introduced the mechanism for the enhanced effect of Ag(Au) nanoparticles with SPR on visible light response photocatalytic activity，as well as the photocatalytic performance of the nanohybrid photocatalysts composed of Ag(Au) nanoparticles and different types of semiconductors，including metal oxides，metal chalcogenides and other semiconductors. The research in this field will focus during the next few years on the microstructure modulation of the novel high-efficiency Ag(Au)/semiconductor nanohybrid photocatalysts and their photocatalytic mechanisms in visible-light-driven organic reactions. This收稿日期：2015-04-21；修改稿日期：2015-06-18。

矢键词：半导体；光催化；太阳能；电解水；制氢；改性。

引言：在上课过程中老师讲到的新能源汽车当中的氢燃料池汽车让我对氢能的开发利用产生了浓厚的兴趣，就想着写一篇矢于氢能方面的文章。

结合老师上课过程提到的太阳能制氢，就定位在了半导体光催化制氢这个主题了。

目前，氢气在氢燃料电池汽车当中得到了广泛的应用，氢燃料电池通过液态氢与空气中的氧结合而发电，根据此原理而制成的氢燃料电池可以发电用来推动汽车。

氢燃料电池汽车是终极环保汽车。

氢燃料电池汽车零排放，且一次加氢续驶里程长，加氢时间短，相当于汽油车，一直以来被作为新能源汽车技术路线之一。

但是，到目前为止，氢燃料电池汽车，并没有得到大范围的普及，因为一些技术条件的短板暂时限制了它的应用。

其中最大的问题就是氢气来源问题，世界上很多国家的氢燃料的生产并不是以水为原料，而是以天然气作为生产原料，先前讲到了，如果要电解水取得氢气，那需要很大的能量消耗，而且要生产出能量值与普通汽油燃料相当的氢燃料，我们就需要大量的水资源，水同样也是我们这个星球稀缺的资源。

同时，氢气的储存和运输过程又要耗费很大的能量，所以到目前为止，要驱动一辆氢燃料电池汽车，所需能耗太大，还不能达到节能环保的目的。

麻省理工学院的一些能源专家则提出，氢燃料电池车真正要“跑起来”，至少还需要15年的时间。

那么，如何低能耗，效率高地制备氢气成为了氢燃料汽车的一个瓶颈，目前制备氢气有也有很多方法，包括热化学法制氢，光电化学分解法制氢，光催化法制氢，人工光合作用制氢，生物制氢等，在这里重点介绍一下光催化制氢的一k些新的研究和进展。

摘要：氢能具有高效、清洁、无污染、易于产生、便于输运和可再生等特点，是最理想的能源载体。

因此，氢能将会成为未来化石能源的主要替代能源之一，利用可再生能源制取氢气是未来能源发展的必然趋势。

利用太阳能直接从水中获得的氢气，氢气又可作为能源燃料，燃烧产物是水，它以最清洁环保的形态回到自然生态循环中，这是一种完全的可持续开发的能源利用的途径。

半导体光催化剂制氢研究新进展摘要：光催化剂材料的研制是光催化制氢技术的关键环节之一。

本文在简要介绍太阳能光解水制氢基本原理的基础上，重点介绍了目前国内外半导体制氢光催化剂材料研究的新进展和动态，并对其未来发展前景和趋势进行了展望。

关键词: 光催化；半导体材料；光催化剂引言太阳能作为一种最丰富的可再生能源, 具有其它能源所不可比拟的优点[1-3]。

太阳能取之不尽、用之不竭，太阳每年向地球辐照的能量大约是5.4×1024焦耳。

与核能相比，太阳能更为安全；与水能、风能相比，太阳能利用的成本较低，而且不受地理条件的限制。

全世界范围每年需要的能源相当于8×109吨煤，也就是1.09×1020焦耳的能量。

如果辐照地球上一小部分的太阳能能被利用的话，许多能源问题都可能迎刃而解。

目前，太阳能转换主要有光热转换、生物质转化、光电转换和化学转化四种形式。

太阳能直接转化为高效清洁可储存的化学能，如氢，是最理想的能源转化和存储方式。

氢是高质能比(33900卡/克)、清洁无污染、高效和可储存运输的能源载体[4-14]，（如图1所示）。

氢还是重要的化工原料之一[15-29]。

虽然氢是宇宙中最富有的元素，但在地球上并没有直接可利用的氢气资源。

目前，氢主要利用水电解和重整矿物燃料制备。

水电解能耗巨大，矿物燃料重整转化效率和产量虽然都较高，但依赖于储量有限的矿物燃料，并且反应副产物二氧化碳排放到大气中导致温室效应。

利用太阳能直接从水中获得的氢气，氢气又可作为能源燃料，燃烧产物是水，它以最清洁环保的形态回到自然生态循环中，这是一种完全的可持续开发的能源利用的途径。

20世纪60年代末，日本学者Fujishima和Honda发现光照n-型半导体TiO2电极可导致水分解[30, 31]，使人们认识到了利用太阳能光催化分解水制氢的可行性，利用太阳能分解水制氢或将太阳能直接转化为化学能逐渐成为能源领域的研究热点之一[32, 33]。

半导体光催化材料研究进展- 43 -第2期2019年4月No.2 April，2019在世界环境资源短缺，产业转型升级的重要时间段，创建“资源节约型”、“环境友好型”新工业刻不容缓。

当前的环境污染问题与新能源的开发利用已经成为当前研究的重中之重。

光催化技术作为洁净的技术，以太阳能为原料，在半导体介质下进行独特的催化反应。

进而将有机污染物降解为无机污染物，达到绿色环保、节能高效地降解有机废物的目的。

本研究意在总结当前比较成熟的几种半导体光催化材料的研究进展。

1 BiFeO 3负载合金的半导体光催化材料研究进展涂乔逸等[1]在2018年以五水合硝酸铋和五水合硝酸铁为原料制备了铁酸铋纳米材料，以四氢硼合钠为还原剂，成功制备了负载钯合金的BiFeO 3半导体光催化材料。

并在紫外-漫反射图谱与X 射线能谱进行表征。

结果显示BiFeO 3在成功负载钯金属后的光催化效果有显著增强。

在pH=3，电流强度为200 mA 的条件下，基本可以将对硝基苯酚完全去除。

阿比迪古丽·萨拉木等[2]在实验室中，以原料九水合硝酸铁与五水合硝酸铋，经溶解、脱水、静置退火得到BiFeO 3。

在经X 射线衍射图谱发现，退火温度为550 ℃的衍射峰尖锐并且没有杂峰。

在不同质量分数的亚甲基蓝降解液中，在可见光部分具有较好的光催化活性。

但是所降解的物质浓度对此薄膜的光催化效率也有部分影响。

2 TiO 2光催化材料作为一种常见的半导体，TiO 2能携带3.2 eV 的能量。

在紫外光的照射下，表层电子溢出，到达导带，则会产生一对空穴。

在电子进入空穴之后可以加快光降解的氧化还原反应的发生。

而当前的主要瓶颈在于如何提高TiO 2的活性改性。

当前较为成熟的制备纳米二氧化粉末的方法为水热法[3]。

主要分为以下几步：（1）晶核的形成，尿素在高温下溶解，析出微粒作为晶核。

（2）晶核的长大以及水合二氧化钛的生成。

（3）随着温度进一步升高，生成的二氧化钛脱去结晶水，生成纳米二氧化钛的微小晶体。

ZnS 光催化剂的研究进展石家庄铁道大学，材料科学与工程学院，河北省交通工程材料重点实验室，石家庄050043河北崔亚楠，苏俊章*，贾云宁，张咪，佟鑫，郭钰东【摘要】硫化锌(ZnS)是一种半导体型纳米光催化剂。

因其在抗氧化与水解方面具有较好的化学稳定性，同时具有明显的光电效应，因此，在制备太阳能电池、光敏电阻、污水降解、水解制氢等方面具有独特的优势。

本文重点讨论了半导体型ZnS纳米晶体的合成方法、结构组成和光催化应用的最新进展。

【关键词】ZnS；光催化剂；降解；水解制氢引言ZnS是一种独特的II-VI族半导体光催化剂，由于其形貌多样、物理和光催化性能优异，受到了世界各国学者的广泛研究。

传统意义上，ZnS具有显著的多功能性，可用于多种新型应用，例如发光二极管(LED)、电致发光、传感器、激光器和生物设备等[1]。

与此同时研究发现，ZnS主要以两种结晶形式存在，一种为立方体晶型(闪锌矿)，一种为六角形晶型(纤锌矿)。

在两种晶体形式中，Zn和S的配位几何形状是四面体晶系，它们的带隙分别为3.72 eV和3.77 eV [1]。

由于ZnS仅在紫外光区域响应(λ<340 nm)，因此，研究人员通过减小其禁带宽度，拓宽光响应范围，制备出具有高效光催化性能的可见光驱动的ZnS基光催化剂。

通过制备具有纳米结构的ZnS，可以改善其光催化活性，从而用于多种光催化技术，如卤代苯衍生物的光还原脱卤、CO2的光催化还原、有机污染物的光催化降解、以及光催化水解制氢技术[2]。

此外，ZnS具有许多独特的优势，例如优异的电子传输性能、良好的热稳定性、高电子迁移率、无毒性和相对较低的成本。

为此，各国学者对ZnS进行了许多改进研究，如金属或非金属元素掺杂、染料敏化、复合半导体和形成表面缺陷等[3,4]，以期开发出宽太阳光谱相应的可见光活性光催化剂。

因此，在基础研究和实际应用中，具有不同形貌的ZnS纳米结构将会受到广泛关注。

本文侧重于对ZnS光催化剂的合成方法以及光催化应用的讨论与总结。

助催化剂Pt-Co合金纳米颗粒的合成及光催化制氢活性段丽璇;陆盼;张金星;吴强;姚伟峰【摘要】Pt-Co alloy nanoparticles in different proportions were synthesized by hydrothermal method,the sizes of which were about 4 nm.The Pt-Co alloy nanoparticles were loaded on the surface of commercial CdS as cocatalyst.The nanoparticles were characterized by X-ray diffraction (XRD),transmission electron microscope (TEM),selected area electron diffraction (SAED),energy spectrum analysis (EDS) and so on.The results indicated that Pt-Co alloy nanoparticles were synthesized successfully and loaded perfectly on the surface of commercial CdS.The performances of splitting water to achieve hydrogen under visible light were tested on the condition of simulative solar light.The results illuminated that the performance was best when the molar ratio of Pt and Co was 3 ∶ 1,1 049μmol/h.The photo-quantum efficiency was up to36 ％,which was equal to pure Pt.%采用水热法合成了粒径在4 nm左右的不同比例的Pt-Co合金纳米颗粒,作为助催化剂负载在商业CdS表面.用X射线衍射(XRD)、透射电镜(TEM)、选区电子衍射(SAED)、能谱分析(EDS)等技术对其进行表征.结果表明,确实合成了Pt-Co合金且负载良好.样品在模拟太阳光的条件下,测试其可见光分解水制氢性能,结果表明,n(Pt):n(Co)=3:1时产氢性能最佳,为1 049 μmol/h,光量子效率达到36％,与纯铂性能相当.【期刊名称】《功能材料》【年(卷),期】2017(048)010【总页数】6页(P10024-10028,10035)【关键词】光催化;Pt-Co合金;助催化剂;制氢【作者】段丽璇;陆盼;张金星;吴强;姚伟峰【作者单位】上海电力学院环境与化学工程学院,上海200082;上海电力学院环境与化学工程学院,上海200082;上海电力学院环境与化学工程学院,上海200082;上海电力学院环境与化学工程学院,上海200082;上海电力学院环境与化学工程学院,上海200082【正文语种】中文【中图分类】TQ426.98伴随着能源的短缺和环境污染问题，大力开发环境友好型新能源迫在眉睫[1]。

几种半导体光催化剂的制备及光催化性能研究共3篇几种半导体光催化剂的制备及光催化性能研究1半导体光催化剂是现代环境领域中广泛应用的一种新型材料。

半导体光催化剂具有高效、环保、低成本等优点，已经在工业废水处理、空气净化、有机污染治理等方面得到了广泛的应用。

本文将系统地介绍几种常见的半导体光催化剂的制备及其光催化性能研究。

1. TiO2光催化剂TiO2是目前最常用的光催化剂之一。

该材料具有高度的稳定性、抗腐蚀能力和对紫外线的高吸收率，因此可用于多种环境污染物的光催化降解。

TiO2光催化剂的制备方法主要包括溶胶-凝胶法、沉淀法、水热法和气相沉积法等。

最常用的制备方法是溶胶-凝胶法，通过控制预处理条件可以得到具有不同晶相结构、尺寸和形貌的TiO2粒子。

此外，多种改性技术也可以提高TiO2的光催化性能，如金属离子掺杂、有机铵基导入等。

2. CdS光催化剂CdS是一种良好的光催化剂，它在可见光区有很好的吸收和利用能力。

CdS光催化剂的制备方法主要包括水热法、沉淀法、物理合成法和溶剂热法等。

水热法是目前最简单、最容易实现的方法，可以得到一系列不同形态和结构的CdS纳米颗粒。

近年来，CdS复合光催化剂的研究逐渐成为研究热点，如CdS与TiO2、CdS与ZnO等复合光催化剂均具有良好的光催化性能。

3. ZnO光催化剂ZnO是一种广泛应用的半导体光催化剂，具有良好的催化活性和光稳定性。

ZnO光催化剂制备方法主要包括溶胶-凝胶法、水热法、微波辅助水热法等。

其中水热法最为普遍，通过不同制备条件控制可制备出多种形貌和结构的ZnO纳米颗粒。

此外，ZnO复合光催化剂的研究也引起了研究人员的关注，如ZnO与TiO2、ZnO与CdS等复合光催化剂也具有很好的光催化性能。

4. WO3光催化剂WO3是一种可见光响应型的半导体光催化剂，其光催化性能随着W元素的掺杂降低，而Bi、Mo、Fe等元素的掺杂则可以提高其光催化性能。

WO3光催化剂的制备方法主要包括溶胶-凝胶法、水热法、水热沉淀法等。

《复合型半导体纳米光催化剂的设计、制备及催化性能研究》篇一一、引言随着环境问题日益严重，光催化技术因其高效、环保的特性，在能源转化和环境污染治理等领域得到了广泛关注。

复合型半导体纳米光催化剂以其优异的催化性能，逐渐成为研究热点。

本文以复合型半导体纳米光催化剂为研究对象，从设计、制备到催化性能进行了系统的研究。

二、复合型半导体纳米光催化剂的设计1. 材料选择复合型半导体纳米光催化剂的材料选择对催化剂的性能至关重要。

本研究选用具有良好光吸收性能的TiO2作为基体材料，并引入具有优异氧化还原能力的金属氧化物（如ZnO、SnO2等）作为复合材料。

2. 结构设计为提高催化剂的光吸收性能和电子传输效率，本研究采用构建异质结结构的设计思路。

通过控制复合材料的组成比例和晶格结构，实现不同材料间的能级匹配，从而提高光催化性能。

三、复合型半导体纳米光催化剂的制备1. 溶胶-凝胶法采用溶胶-凝胶法制备复合型半导体纳米光催化剂。

首先将选定的材料通过溶胶-凝胶过程形成均匀的溶胶体系，然后通过热处理使溶胶转化为凝胶，最后经过干燥、煅烧等步骤得到纳米光催化剂。

2. 物理法除了溶胶-凝胶法外，本研究还尝试了物理法制备复合型半导体纳米光催化剂。

通过球磨、高温烧结等工艺，将不同材料混合均匀并形成纳米级颗粒。

四、催化性能研究1. 实验方法为评估复合型半导体纳米光催化剂的催化性能，本研究采用光催化降解有机污染物（如染料、有机酸等）为实验模型。

通过测量降解过程中有机物的浓度变化，评价催化剂的光催化活性。

2. 结果与讨论（1）不同制备方法对催化剂性能的影响：通过对比溶胶-凝胶法和物理法制备的催化剂，发现溶胶-凝胶法制备的催化剂具有更高的比表面积和更好的光吸收性能，从而具有更高的光催化活性。

（2）复合材料组成对催化剂性能的影响：研究表明，适当比例的金属氧化物与TiO2复合，可有效提高催化剂的光吸收范围和电子传输效率，从而提高光催化性能。

当金属氧化物含量过高或过低时，催化剂的性能均会受到影响。

纳米金属材料在光催化领域的应用研究进展引言：随着能源和环境问题的日益突出，寻求可持续、高效的能源转化和环境治理技术成为当今重要的研究方向之一。

光催化技术由于其具有高效、可再生和环境友好的特点，引起了广泛的关注。

纳米金属材料作为一种重要的光催化材料，因其独特的光电性能而备受研究者青睐。

本文将从纳米金属材料在光催化领域的应用研究进展进行详细的探讨。

一、纳米金属材料的制备方法纳米金属材料的制备方法多种多样，常见的包括溶剂热法、溶胶-凝胶法、电化学沉积法等。

这些方法能够控制金属纳米颗粒的形貌、尺寸和结构，对于提高光催化性能具有重要作用。

二、纳米金属材料在光催化领域的应用1. 能源转换纳米金属材料在光催化领域的一个重要应用是能源转换。

例如，纳米金属材料可用于可见光催化水分解制氢。

金属纳米颗粒的局域表面等离子体共振效应可以增强光吸收能力，促进光生载流子的分离，从而提高光催化活性。

此外，纳米金属材料还可以用于太阳能电池、光电催化合成燃料等方面的研究。

2. 环境治理纳米金属材料在环境治理领域也有广泛的应用。

例如，纳米金属催化剂可用于有机污染物的降解和水资源净化。

光催化过程中，金属纳米颗粒能够吸收可见光并产生活性物种，如羟基自由基和超氧阴离子，从而降解有机污染物。

此外，纳米金属材料的高表面积和丰富的催化活性位点也有助于提高催化剂的活性和稳定性。

3. 抗菌材料纳米金属材料还可以应用于抗菌领域。

近年来，纳米金属材料被广泛用于制备抗菌涂层、纺织品和医疗材料等。

金属纳米颗粒具有优异的抗菌性能，可以通过破坏细菌细胞壁和DNA结构来抑制微生物的生长。

此外，纳米金属材料还具有较低的毒性和无毒分解产物，对环境友好。

三、纳米金属材料在光催化领域的挑战和展望纳米金属材料在光催化领域的应用还存在一些挑战。

首先，纳米金属材料的稳定性仍然是一个问题。

在光催化过程中，纳米金属材料易受到光腐蚀、氧化和聚集等影响。

其次，纳米金属材料的合成方法和工艺需要进一步优化，以实现高效、低成本的制备。

TiO2纳米结构、复合及其光催化性能研究共3篇TiO2纳米结构、复合及其光催化性能研究1TiO2纳米结构、复合及其光催化性能研究随着环境污染日益严重，光催化技术逐渐成为一种重要的治理手段。

其中，TiO2因其良好的光催化性能，在光催化领域中得到了广泛应用。

近年来，随着纳米技术的发展，研究人员开始尝试制备TiO2纳米结构及其复合材料，以提高其光催化性能。

本文将就TiO2纳米结构、复合及其光催化性能进行探讨。

TiO2是一种广泛应用于光催化领域的半导体材料。

其中，纳米级TiO2颗粒具有更高的比表面积和更好的光催化性能。

通过控制TiO2颗粒的形貌和尺寸，可以进一步提高其光催化性能。

目前，制备TiO2纳米颗粒的方法主要有溶胶-凝胶法、水热法、气-液界面法等。

其中，溶胶-凝胶法是最常用的制备方法之一。

通过将钛酸四丁酯、乙醇等原料混合后，进行溶胶-凝胶、干燥、煅烧等步骤，即可制备纳米级TiO2颗粒。

研究表明，通过控制煅烧温度和时间，可以控制TiO2颗粒的尺寸和形貌。

例如，较高温度和较长时间会导致颗粒尺寸增大，形貌由球形转变为椭球形或纺锤形等。

除了纳米颗粒外，掺杂和复合是另一种提高TiO2光催化性能的有效手段。

掺杂主要是通过将其他元素掺入TiO2晶格中，以改变其电子结构，提高光催化性能。

目前常用的掺杂元素包括银、氮、碳等。

复合则是将TiO2与其他材料复合，以提高其光催化稳定性和性能。

常用的复合材料包括金属氧化物、石墨烯、聚合物等。

对于掺杂TiO2，研究发现，掺杂银元素可以增加TiO2的光催化活性和稳定性。

由于银元素具有良好的表面等离子共振吸收效应，可促进TiO2的光吸收和电子传输。

同时，掺杂氮和碳元素可以缩小TiO2带隙，增强光吸收效果。

对于复合TiO2，研究发现，纳米级TiO2颗粒与金属氧化物复合，可以提高其光吸收和电子传输效果，从而提高光催化性能。

总体而言，制备TiO2纳米结构、掺杂和复合是提高TiO2光催化性能的有效手段。

光催化制备氢气进展报告中文摘要太阳光光催化水解制氢是解决能源和环境问题的一重要途径。

有效地实现可见光催化水解制氢技术的关键在于光催化材料的选择和光催化体系的选择。

本文介绍了光催化制氢原理，以及光催化剂在改性研究、光催化剂催化体系的研究进展和研究方向。

关键词：制氢光催化改性光催化体系 TiO21引言随着人口和经济的迅速增长，世界能源的消耗成倍增长，加速了化石燃料的枯竭，因而寻找新能源代替化石燃料已刻不容缓。

在新能源领域中，氢能已普遍被认为是一种最理想的新世纪无污染的绿色能源，这是因为氢燃烧，水是它的唯一产物。

氢是自然界中最丰富的元素，它广泛地存在于水、矿物燃料和各类碳水化合物中。

然而，传统的制氢方法，需要消耗巨大的常规能源，使氢能身价太高，大大限制了氢能的推广应用。

于是科学家们很快想到利用取之不尽、廉价的太阳能作为氢能形成过程中的一次能源，使氢能开发展现出更加广阔的前景。

科学家们发现了以光催化材料为“媒介”，能利用太阳能把水裂解为燃料电池所必需的氧和氢，科学家称这种仅用阳光和水生产出氢和氧的技术为“人类的理想技术之一”。

半导体制氢原理图1所示为半导体光催化制氢反应的基本过程：半导体吸收能量等于或大于禁带宽度的光子，将发生电子由价带向导带的跃迁，这种光吸收称为本征吸收。

本征吸收在价带生成空穴，在导带生成电子，这种光生电子-空穴对具有很强的还原和氧化活性，由其趋动的还原氧化反应称为光催化反应。

如图1所示，光催化反应包括，光生电子还原电子受体H+和光生空穴氧化电子给体D-的电子转移反应，这两个反应分别称为光催化还原和光催化氧化。

根据激发态的电子转移反应的热力学限制，光催化还原反应要求导带电位比受体的电位(H+/H2)偏负，光催化氧化反应要求价带电位比给体的电位(D/D-)偏正；换句话说，导带底能级要比受体的电位(H+/H2)能级高，价带顶能级要比给体的电位(D/D-)能级低。

在实际反应过程中，由于半导体能带弯曲及表面过电位等因素的影响，对禁带宽度的要求往往要比理论值大。

半导体纳米材料的制备方法半导体纳米材料是指尺寸在纳米尺度下的半导体材料。

由于其尺寸效应和表面效应，半导体纳米材料通常具有与宏观材料不同的物理和化学性质，因此在能源、电子学、光学等领域具有广泛的应用前景。

下面将介绍一些常见的半导体纳米材料制备方法。

一、溶液法制备溶液法是制备半导体纳米材料最常用的方法之一、常见的溶液法包括溶胶-凝胶法、热力学控制法和溶剂热法等。

1.溶胶-凝胶法溶胶-凝胶法是通过溶胶的水解和聚合形成凝胶，再通过热处理使凝胶脱水和烧结从而制备半导体纳米材料。

该方法适用于制备SiO2、TiO2等氧化物纳米材料。

2.热力学控制法热力学控制法是通过调节溶液中的反应条件，如温度、浓度和pH值等，控制反应平衡，从而使半导体纳米材料在溶液中自发形成。

该方法适用于制备Ag2S、ZnS等硫化物纳米材料。

3.溶剂热法溶剂热法是通过将半导体材料的前驱体溶解在有机溶剂中，在高温和高压条件下进行反应，从而制备半导体纳米材料。

该方法适用于制备CdSe、CuInS2等半导体纳米材料。

二、气相法制备气相法是指通过气相反应制备半导体纳米材料。

常见的气相法包括化学气相沉积法、气溶胶法和热蒸发法等。

1.化学气相沉积法化学气相沉积法是通过将气相中的前驱体输送到反应室中，在适当的温度和压力下反应生成纳米材料。

该方法适用于制备SiC、GaN等半导体纳米材料。

2.气溶胶法气溶胶法是通过将溶胶颗粒悬浮在气体中，然后通过热化学反应或凝胶化反应使颗粒转变成纳米颗粒。

该方法适用于制备TiO2、ZnO等氧化物纳米材料。

3.热蒸发法热蒸发法是通过将材料加热至高温，使之蒸发沉积在基底上形成纳米材料。

该方法适用于制备Au、Ag等金属纳米材料。

三、物理法制备物理法是指通过物理手段制备半导体纳米材料。

常见的物理法包括电沉积法、激光烧结法和机械合金化法等。

1.电沉积法电沉积法是通过电化学反应使半导体离子在电极上沉积形成纳米材料。

该方法适用于制备Cu2O、ZnO等半导体纳米材料。

半导体光催化剂制氢的基本原理和意义下载提示：该文档是本店铺精心编制而成的，希望大家下载后，能够帮助大家解决实际问题。

文档下载后可定制修改，请根据实际需要进行调整和使用，谢谢!本店铺为大家提供各种类型的实用资料，如教育随笔、日记赏析、句子摘抄、古诗大全、经典美文、话题作文、工作总结、词语解析、文案摘录、其他资料等等，想了解不同资料格式和写法，敬请关注!Download tips: This document is carefully compiled by this editor. I hope that after you download it, it can help you solve practical problems. The document can be customized and modified after downloading, please adjust and use it according to actual needs, thank you! In addition, this shop provides you with various types of practical materials, such as educational essays, diary appreciation, sentence excerpts, ancient poems, classic articles, topic composition, work summary, word parsing, copy excerpts, other materials and so on, want to know different data formats and writing methods, please pay attention!半导体光催化剂制氢的基本原理和意义1. 引言随着能源危机的逐渐加剧和对环境保护的不断呼吁，寻找一种清洁、高效的能源生产方式已成为全球研究的焦点之一。

半导体 SiC 光催化分解水制氢研究进展杨静静;何勇平;彭媛【摘要】简单介绍了半导体光催化分解水制氢的原理，综述了改变SiC的尺寸形貌、负载石墨烯、负载贵金属、半导体复合等方法对SiC的光催化产氢性能的影响，重点讨论了复合半导体的光催化产氢机理及SiC与其他半导体复合的研究进展，并提出前景展望。

%The basic mechanism of photocatalytic water-splitting to hydrogen over semiconductor photocatalyst was introduced.The methods to enhance hydrogen production were reviewed, including changing its morphology, loading graphene, loading noble metal, combining with semiconductors, and their effects on hydrogen production were discussed.The hydrogen-producing mechanism of compound semiconductor materials and the related research progress were focused on.The foreground was also prospected.【期刊名称】《广州化工》【年(卷),期】2015(000)007【总页数】3页(P34-36)【关键词】碳化硅SiC;光催化;氢气【作者】杨静静;何勇平;彭媛【作者单位】重庆化工职业学院环境与质量检测系，重庆 400020;中国航油集团重庆石油有限公司，重庆 401120;北京科技大学化学与生物工程学院化学系，北京 100083【正文语种】中文【中图分类】TQ426.7能源危机和环境污染是人类社会目前所面临的两大严峻问题，利用太阳能制氢是解决能源和环境问题的最有效途径之一。