文 献 综 述

1. 光催化研究背景

自从光催化技术发现以来，半导体光催化剂越来越引起人们的注意^[1-2]。因为它代表了利用自然阳光或人工室内照明能量的简单方法，并且在世界上的任何地方都是可使用。

氢能是能源载体和燃料，具有热值高和燃烧后无污染物产生等优点。目前工业上制备氢气的方法主要以化石燃料为原料，存在很多问题，如能耗高、化石燃料短缺、污染环境、工业生产过程中安全隐患大等问题，因此，利用地球上丰富的水资源和太阳能资源制备氢气具有非常重大的理论和现实意义。但是，该研究课题却困难重重，例如光催化剂的效率比较低、稳定性不佳、寿命较短等问题，限制了利用太阳能光催化分解水制氢的工业化应用，因此开发一种高效率、高稳定性的光催化剂成为了研究者攻克的重点。

2. 半导体光催化的机理

光催化反应与常规催化反应的热力学相反，自发反应(ΔGlt;0)和非自发反应(ΔGgt; 0)都可以通过光催化进行促进。

半导体光催化循环包括三个步骤^[3]：(1)半导体催化剂受到光照后诱导电子从价带(VB)上跃迁到导带(CB)上，在价带(VB)留下相等数目的空位点(空穴)；(2)激发的电子和空穴迁移到半导体催化剂的表面；(3)迁移到半导体催化剂上的电子和空穴分别与吸附的电子给体和电子受体进行反应。

3. 光催化剂的改性研究进展

影响半导体材料光催化效率的因素很多，其中光生电子-空穴对的分离效率是主要的影响因素。

提高光生电子-空穴对分离效率的常见方法有：

(1)沉积贵金属。通常在半导体表面上沉积贵金属，由于这些贵金属材料与半导体相比具有更低的费米能级，因此，沉积在半导体表面时，会非常容易的捕获跃迁到催化剂表面的电子，而相同数目的空穴会仍然停留在半导体上，这样就达到有效分离电子与空穴的效果^[4]。Feng等人^[5]成功制备了具有粗糙表面的CdS纳米板，并通过在原位光沉积Pt合成Pt/CdS纳米光催化剂。在Pt/CdS纳米板上的平均氢析出速率达到3.75 mmol #183;h^-1#183;g^-1，远高于同样条件下制备的CdS和NiS/CdS的平均氢析出速率。Jing等人^[6]利用水热法成功合成具有磁性的CoFe₂O₄/Ag/Ag₃VO₄光催化剂，实验表明，在可见光的照射下，CoFe₂O₄/Ag/Ag₃VO₄在降解甲基橙、四环素和大肠杆菌等方面表现出比纯Ag₃VO₄和CoFe₂O₄更好的光催化活性。此外，CoFe₂O₄/Ag/Ag₃VO₄还可以在光催化反应后通过额外的磁场从溶液中快速分离。