中山大學化工學院製氫取得新進展

光(guang)電(dian)化(hua)學(xue)池(chi)分(fen)解(jie)水(shui)產(chan)氫(qing)被(bei)認(ren)為(wei)是(shi)有(you)望(wang)解(jie)決(jue)未(wei)來(lai)能(neng)源(yuan)與(yu)環(huan)境(jing)問(wen)題(ti)的(de)新(xin)興(xing)技(ji)術(shu)之(zhi)一(yi)，也(ye)是(shi)目(mu)前(qian)最(zui)具(ju)挑(tiao)戰(zhan)性(xing)的(de)科(ke)學(xue)研(yan)究(jiu)之(zhi)一(yi)。在(zai)眾(zhong)多(duo)氧(yang)化(hua)物(wu)光(guang)催(cui)化(hua)材(cai)料(liao)中(zhong)
，TiO₂以(yi)其(qi)優(you)異(yi)的(de)光(guang)電(dian)化(hua)學(xue)分(fen)解(jie)水(shui)產(chan)氫(qing)性(xing)能(neng)而(er)備(bei)受(shou)人(ren)們(men)的(de)關(guan)注(zhu)。然(ran)而(er)，其(qi)較(jiao)寬(kuan)的(de)能(neng)帶(dai)間(jian)隙(xi)以(yi)及(ji)較(jiao)低(di)的(de)導(dao)電(dian)率(lv)限(xian)製(zhi)了(le)其(qi)在(zai)光(guang)催(cui)化(hua)領(ling)域(yu)的(de)進(jin)一(yi)步(bu)應(ying)用(yong)。研(yan)究(jiu)人(ren)員(yuan)試(shi)圖(tu)通(tong)過(guo)結(jie)構(gou)調(tiao)控(kong)
、異相摻雜等方式提高TiO₂的光催化活性，但通常提高幅度較小或產生新問題，事實上更沒有從根本上解決TiO₂光生電子導電能力差的關鍵科學問題。因此
，尋找一種經濟簡便的方法用於從本質上提升TiO2導電能力
，製備得到高活性TiO₂半導體光陽極材料具有十分重要的意義。

研究表明通過Ti3+摻雜的方式可以大幅的提高TiO₂中載流子的濃度

，進而提升TiO₂光陽極產氫的效果。在TiO₂中引入Ti³⁺的傳統方法通常需要苛刻的反應裝置和較長的反應時間。為了在更溫和更短的時間裏創造更多的Ti³⁺，最近中山大學童葉翔教授課題組通過TiO₂的表麵負載一層Au顆粒，利用Au催化作用實現了Ti³⁺快速形成，從而有效地提高了TiO₂光陽極的分解水效率。在H₂處理下，負載的Au可以顯著的提升H₂的分解及對應產生氫原子與TiO₂的反應能力
，從而誘導產生更多的Ti³⁺
，使得其載流子濃度大幅增加，並顯著增強其導電性。實驗結果表明，在存在Au顆粒的情況下，H₂還原後的TiO₂相對於無處理的TiO₂，其光電流有了高達5倍的提升。此方法對於提升光化學電池產氫研究具有重要價值以及對半導體材料基礎研究提供了重要的參考。