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光催化完全分解水制氢研究进展

化学研究 2014年第2期25卷 201-208页

作者：陈威王慧杨俞上官文峰毛立群河南大学化学与化工学院河南开封475004 上海交通大学燃烧与环境技术中心上海200240

由完全分解水的特殊性出发,从材料的结构和能带设计以及材料的表面修饰等方面对完全分解水光催化剂的研制及其分解水产氢产氧性能进行了评述.介绍了Z型体系在完全分解水制氢方面的原理,以及目前已经开发出来的几个Z型体系.对光催化完全... 详细信息

由完全分解水的特殊性出发,从材料的结构和能带设计以及材料的表面修饰等方面对完全分解水光催化剂的研制及其分解水产氢产氧性能进行了评述.介绍了Z型体系在完全分解水制氢方面的原理,以及目前已经开发出来的几个Z型体系.对光催化完全分解水研究中存在的问题进行了简单分析.

关键词：光催化完全分解水制氢

稀土钇调变BiVO4光催化完全分解水的研究

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稀土钇调变BiVO4光催化完全分解水的研究

压力诱导相变原位构建BiVO_(4)/Bi_(0.6)Y_(0.4)VO_(4)型异质结增强光催化全解水性能

中国稀土学会2021学术年会

作者：江治上官文峰上海交通大学

粉末颗粒光催化完全分解水反应是一个在粉末光催化剂中实现多个串行物理化学步骤的复杂反应过程。该过程理论上具有体系简单、成本低、易操作等特点。但是目前能实现光催化完全分解水的催化剂种类仍然较有限。近年来,我们基于钇(Y)元素... 详细信息

粉末颗粒光催化完全分解水反应是一个在粉末光催化剂中实现多个串行物理化学步骤的复杂反应过程。该过程理论上具有体系简单、成本低、易操作等特点。但是目前能实现光催化完全分解水的催化剂种类仍然较有限。近年来,我们基于钇(Y)元素的电子结构调控作用,合成了BiYVO (0≤X≤1)一系列固溶体光催化剂,实现了能带结构的连续调控,突破了长期以来BiVO催化剂体系无法产氢的难题,实现了光催化完全分解水[1]。进一步通过晶面调控,固溶体限域生长,构建异质结等策略进一步调控了该体系的完全分解水性能[2-4]。最近我们通过调控合成过程实现了对该固溶体体相与表面相的结构的精细控制,并以此为基础深入探讨了光催化剂表面缺陷结构对全解水性能的不同影响。研究显示伴随着煅烧温度升高,BYV组分中VO的高温挥发会导致表面低熔点BiVO发生结构扭曲,进一步在BYV固溶体表面形成特定缺陷结构。稀酸处理后BYV-600和BYV-800表面缺陷结构消失(Fig.1a)。酸处理前后上述样品全解水活性上表现出完全相反的变化趋势(Fig.1 b)。载流子动力学的表征结果显示(Fig.1 c),对于BYV-600而言,表面缺陷结构的作用机制主要是以浅能级捕获载流子的形式进载流子分离并延长了寿命,进而提升全解水活性;而对于BYV-800,表面结构类BiVO结构则促进了载流子复合,同时削弱了还原端的热力学条件,因此抑制了全解水活性。通过上述策略,最终在BYV-600上稳定实现了H～181.3μmol/h与O～99.3μmol的全解水活性。

关键词：光催化完全分解水钇缺陷表面结构

来源： cnki会议评论

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Chinese Journal of Catalysis 2022年第2期43卷 316-328页

作者：郭伟琦罗皓霖江治上官文峰上海交通大学燃烧与环境技术中心上海200240 上海交通大学氢科学中心上海200240

光催化完全分解水制氢是一个在粉末颗粒中实现多个串行物理化学步骤的复杂反应过程.这一过程在理论上具有体系简单、成本低、易操作等特点.然而,单步光激发系统中通常存在严重的光生载流子复合,这极大地制约了光催化的整体效率.利用能... 详细信息

光催化完全分解水制氢是一个在粉末颗粒中实现多个串行物理化学步骤的复杂反应过程.这一过程在理论上具有体系简单、成本低、易操作等特点.然而,单步光激发系统中通常存在严重的光生载流子复合,这极大地制约了光催化的整体效率.利用能带结构不同的半导体合理构建异质结催化剂被认为是解决这一难题的重要途径之一.特别是近年来,S型异质结概念的提出为设计异质结结构以及分析不同半导体之间的载流子迁移问题提供了新的思路.本文以小粒径BiVO_(4)/Bi_(0.6)Y_(0.4)VO_(4)(BYV)为研究对象,首先利用"共沉淀-晶化"的方法制备了BYV固溶体纳米颗粒,随后利用压力诱导固溶体中四方相钒酸铋结构转变为单斜相,从而构建了BiVO_(4)/Bi_(0.6)Y_(0.4)VO_(4)复合光催化剂.XRD,Raman,HRTEM,HAADF-EDS的结果表明,经过高压后处理的BYV固溶体表面会出现粒径约为5 nm单斜钒酸铋纳米颗粒,实现了原位构建异质结结构.随后载流子动力学的相关表征以及Au选择性光沉积的结果表明,在光照条件下,所构建异质结中的光生电子主要分布在BYV固溶体上,而在表面形成的单斜相钒酸铋颗粒主要起到了类似"空穴"捕获的作用.这种在异质结中的载流子迁移路径符合S型异质结机理.电化学、稳态荧光光谱以及瞬态荧光光谱的表征结果表明,相比于单一固溶体,在S型异质结这种两步激发系统中所存在的载流子迁移路径能够大幅促进光生载流子分离,从而提高了小粒径BYV的光催化完全分解水性能.综上,构建S型异质结是一种解决小粒径光催化剂中载流子分离能力差的有效途径.同时,压力诱导材料晶型转变实现原位构建异质结的制备方法也为提高光生载流子分离效率提供了新的研究思路与机遇.

关键词：光催化 S型异质结压力诱导相变完全分解水纳米颗粒

钙钛矿氧化物H_(1.9)K_(0.3)La_(0.5)Bi_(0.1)Ta_2O_7和Pt/WO_3组成的Z体系下完全光解水性能

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物理化学学报 2014年第11期30卷 2101-2106页

作者：陈威王慧陈小平毛立群上官文峰河南大学化学化工学院精细化学与工程研究所河南开封475004 上海交通大学燃烧与环境技术中心上海200240

以质子化层状钙钛矿氧化物H1.9K0.3La0.5Bi0.1Ta2O7(HKLBT)作为产氢催化剂,Pt/WO3作为产氧催化材料进行Z型体系下完全分解水反应.考察了不同载流子传递介质及不同载流子浓度对反应活性的影响.结果表明,以Fe2+/Fe3+为载流子传递介质时可... 详细信息

以质子化层状钙钛矿氧化物H1.9K0.3La0.5Bi0.1Ta2O7(HKLBT)作为产氢催化剂,Pt/WO3作为产氧催化材料进行Z型体系下完全分解水反应.考察了不同载流子传递介质及不同载流子浓度对反应活性的影响.结果表明,以Fe2+/Fe3+为载流子传递介质时可以实现水的完全分解(H2/O2体积比为2:1),8 mmol·L-1的FeCl3作为初始载流子传递介质时,产氢、产氧活性分别为66.8和31.8μmol·h-1,氢氧体积比为2.1:1.受光催化材料对载流子传递介质氧化还原速度的限制,过高的载流子传递介质浓度并不能提高光催化活性.

关键词：光催化完全分解水 Z型体系层状钙钛矿氧化物

BixY1-xVO4固溶体晶面调控及其光催化分解水的性能研究

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BixY1-xVO4固溶体晶面调控及其光催化分解水的性能研究

2017全国光催化材料及创新应用学术研讨会

作者：房文健刘军营韦之栋秦臻江治上官文峰上海交通大学机械与动力工程学院燃烧与环境技术中心

1972年Fujishima和Honda发现TiO单晶电极在光照下能够分解水产生氢气,光解水制氢为将太阳能直接转化为清洁、可存储的氢能提供了可能途径,被誉为化学界的"圣杯"。其中,钒酸铋(BiVO)是被研究最为广泛的一种可以吸收可见光的光催化材料,... 详细信息

1972年Fujishima和Honda发现TiO单晶电极在光照下能够分解水产生氢气,光解水制氢为将太阳能直接转化为清洁、可存储的氢能提供了可能途径,被誉为化学界的"圣杯"。其中,钒酸铋(BiVO)是被研究最为广泛的一种可以吸收可见光的光催化材料,但其导带位置却不能满足还原水的要求[1]。因此,我们课题组通过固相法在BiV04中掺入Y,改变其导带位置,实现在可见光下纯水完全分解[2]。其机理是BiVO和YVO均为四方相结构,BiV04的导带主要由V3d和Bi 6s轨道组成,与YVO固溶后,Y4d轨道参与导带的形成,提高了导带位置,从而满足了分解水制氢的还原电位的要求。在此基础上,最近我们发现BiYVO晶体具有与BiV04晶体相似的一些特性[3],在一定的条件下可以选择性的暴露不同晶面。图1为通过水热法制备的十二面体BiYVO固溶体,暴露面为{100}和{101}面,相邻的暴露面间不仅有效的促进光生载流子的迁移且氢气和氧气在不同面产生降低了暗反应的几率,从而使光催化完全分解水性能得到巨大提升。

关键词： BixY1-xVO4 晶面完全分解水固溶体光催化

来源： cnki会议评论

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CIGS太阳电池串联组件的太阳能制氢系统

电源技术 2018年第5期42卷 736-739页

作者：赖运子张超赵岳乔在祥中国电子科技集团公司第十八研究所重点实验室天津300384

太阳能制氢是利用太阳能获取氢能的重要途径。太阳能制氢反应系统的设计和选择是实现高效太阳能制氢和能否走向工业化的核心问题之一。重点论述了太阳能制氢系统的主要结构,不同体系具有的各自优缺点及材料选择等方面的问题,使用CIGS材... 详细信息

太阳能制氢是利用太阳能获取氢能的重要途径。太阳能制氢反应系统的设计和选择是实现高效太阳能制氢和能否走向工业化的核心问题之一。重点论述了太阳能制氢系统的主要结构,不同体系具有的各自优缺点及材料选择等方面的问题,使用CIGS材料作为吸光材料,以三个单体CIGS电池串联构成光伏组件,为水分解反应提供了足够的电压,实现太阳能制氢全反应。对以CIGS光伏电池组件为基础的太阳能制氢前景进行展望并论述存在的主要问题。

关键词： CIGS 太阳能制氢光催化步骤完全分解水

光催化剂/二氧化硅介孔复合体的制备及性能研究

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光催化剂/二氧化硅介孔复合体的制备及性能研究

作者：黄政文上海交通大学

学位级别：硕士

现代社会的能源与环境问题,使人类迫切需要寻求一种新的绿色能源。作为一种环境友好且可持续的太阳能-化学能转换方式,以化学计量比进行光催化完全分解水(Overall water splitting,OWS)生产氢气已经引起了越来越多的关注。然而,由于OWS... 详细信息

现代社会的能源与环境问题,使人类迫切需要寻求一种新的绿色能源。作为一种环境友好且可持续的太阳能-化学能转换方式,以化学计量比进行光催化完全分解水(Overall water splitting,OWS)生产氢气已经引起了越来越多的关注。然而,由于OWS过程是一个多步骤(包括光子吸收,电子转移和在三相边界区域发生反应等)的反应过程,其效率为各分步效率的乘积,如不能同时提高多个步骤的效率,则反应最终效率仍将受限,因此目前粉末体系光催化全解水反应效率仍较低。本文提出了一种通过同时提高OWS反应中多个分步反应步骤效率,进而提高光催化全解水效率的材料设计策略。这种材料设计策略基于介孔复合体型光催化剂体系。本文中以重点研究的BiYVO(BYV)光催化剂为例,通过在高度有序介孔氧化硅(SBA-15)孔道中实现限域生长,得到粒径、固溶性、结晶性可控的BYV纳米晶光催化剂,并控制介孔模板的孔道形貌,合成了具有高度有序介孔结构的复合体光催化剂。在该体系中,改变合成条件,结合各种物理化学手段(如XRD、TEM、BET、UV-vis DRS、XAS、XPS和电化学表征等),对其进行详细的结构性质表征,测试其光解水催化性能,总结了材料的构效关系规律,探究了这种复合型结构对全解水过程中若干个重要反应步骤的促进作用。该策略可成功拓展应用于Ti O-Si O,CN-Si O,Sr Ti O-Si O以及Bi VO-CN-Si O Z型体系,这些介孔复合体均获得更好的光催化活性,因此上述策略具有很好的通用性,所使用的合成方法与研究结果也能为进一步设计高活性复合OWS光催化材料提供研究基础。虽然上述策略可以提高光催化剂的完全分解水活性,但是整个体系的OWS效率在很大程度上仍然受限于材料本身的能带结构限制,无法解决充分利用太阳光中的长波段光,特别是红外光谱部分能量,从而实现全光谱利用的挑战。因此本文通过对氮化碳体系全解水反应的研究,进一步发现了一种利用全光谱(含红外波段)光子促进全解水反应,实现以化学计量比完全分解水,同时提高分解水效率的有效方法,对如何突破材料能带结构造成的光吸收特性限制,利用长波段光,特别是红外光,提出了新的研究思路,对上述介孔复合体策略做出了有效的补充。主要研究内容有:1.选择钒酸铋钇BiYVO(BYV)与介孔氧化硅(SBA-15)作为模型材料,设计合成了保留介孔氧化硅的复合体型光催化剂,其特征为在介孔氧化硅载体孔道内分散了高负载量的小颗粒BYV纳米晶体。实验证明,这种保留了二氧化硅绝缘体骨架的复合型光催化剂具有很高的完全分解水活性。与常规固相法制备的BiYVO催化剂相比,在相同催化剂量的条件下,虽然其活性组分含量减少约40%,但其光催化全解水活性(氢气产气量为179.8μmol/h,氧气产气量为80.9μmol/h,氢氧化学计量比接近2:1)提高了9倍;2.通过改变一系列合成条件,包括煅烧温度,掺杂比例,柠檬酸比例,填充比例,载体种类等,研究了该体系对全解水反应活性促进作用的控制因素。研究结果显示,这种介孔复合结构的主要优势在于,光催化剂在介孔二氧化硅孔道中实现了受限生长,在800℃条件下仍然形成了高度分散且高度结晶的小粒径纯相四元固溶纳米晶光催化剂,从而克服了高温合成非受限生长将造成颗粒团聚与低温合成结晶性差的矛盾;同时介孔二氧化硅骨架的透明周期性多孔结构和上述结构特性结合,使整个复合体系表现出更强的光吸收性能、电化学性能以及更好的传质性质,最终大幅提升了完全分解水性能;3.通过类似的合成方法,合成了以不同的光催化剂为活性催化组分的介孔复合型催化剂,包括Ti O-Si O,CN-Si O,Sr Ti O-Si O;并进一步构建了Bi VO-CN-Si O介孔复合型Z型反应体系,证明了这种介孔复合结构的普适性与可推广性;通过FDTD模拟,计算了这种介孔复合结构的光学响应性能,在实验结果基础上,进一步使用理论模拟证据证明了介孔复合体更强的光吸收性能;4.与前人提出的通过助催化剂调控,如共负载Pt和Pt O作为产氢、产氧助催化剂或利用Pt的近场散射效应从而实现完全分解水不同,本文通过巧妙地选择光源反射片种类,改变了氙灯光源的光谱特性,实现了全光谱照射下铂负载的氮化碳的完全分解水。结合结构表征及电化学测试等,初步揭示了铂负载的氮化碳在不同光谱特性光源照射下的全解水反应规律及机理。研究显示,当辐照光中不含红外光时,其全解水性能较差,表现为产氢量较低且氢氧比偏离化学计量比(约为4:1);而当辐照光中含红外光时,产氢量上升(90%),且氢氧比更接近2:1。机理分析显示,其原因可能为红外光造成的局部热效应,促进了反应过程中副产物的分解,从而促进了全解水反应的进行,提高了产氢量并实现了完全水分解反应。

关键词：半导体光催化完全分解水介孔复合体全光谱利用

过渡金属化合物-碳复合材料的合成及电化学储能研究

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过渡金属化合物-碳复合材料的合成及电化学储能研究

作者：张珂青岛科技大学

学位级别：硕士

随着绿色能源需求的不断增加,高效储能装置引起了人们的极大关注。锂离子电池(LIBs)和钠离子电池(SIBs)由于其具有环保、高能量/功率密度和长循环寿命的优点,是目前研究较多的两种重要的储能系统。LIBs在便携式电子领域已经取得了巨大... 详细信息

随着绿色能源需求的不断增加,高效储能装置引起了人们的极大关注。锂离子电池(LIBs)和钠离子电池(SIBs)由于其具有环保、高能量/功率密度和长循环寿命的优点,是目前研究较多的两种重要的储能系统。LIBs在便携式电子领域已经取得了巨大的商业成功,近年来,LIBs作为电动汽车(ev)和混合动力汽车(HEVs)的动力源在许多国家引起了极大的关注,尤其是在中国。然而,锂资源储量有限,与锂离子电池运行机制相似的NIBs,由于地球上钠元素丰富,近年来作为锂离子电池的替代品重新引起了人们的极大兴趣。为了实现LIBs和NIBs的高能量密度,开发高容量的电极材料,尤其是负极材料至关重要。为了开发高容量的负极材料,人们提出了各种各样的策略,如导电纳米碳结合,在纳米尺度上调整形貌和结构,以及增加层间距离等。与其他化石燃料相比,氢具有较高的重量能量密度和可再生能力,是一种很有前途的清洁、廉价的能源燃料。在各种制氢方法中,电解水被认为是未来氢经济的发展方向,因为它提供了一种绿色和可持续的方法来储存从太阳能和风能转化而来的电能。设计高性能的析氢催化剂是保证水电解能源效率的必要条件。尽管铂基材料等贵金属被认为是高效制氢的优良电催化剂,但其成本和稀缺性阻碍了其大规模应用。因此,开发成本低、储备丰富、稳定性高、催化性能好的电催化剂是未来实现制氢的迫切需要。近年来,为寻求廉价的铂系贵金属电催化剂替代品,人们探索了大量非贵金属过渡金属基无机材料,如过渡金属合金、硫化物、磷化物、碳化物和氮化物等。改善活性位点数量和增强过渡金属基电催化剂的电导率对于增强其电化学析氢反应(HER)活性是至关重要的。另一方面,非金属元素(O,N,P)掺杂最近也被证明是改善催化剂性能的一个有前途的方法。本论文针对过渡金属硫化物的特点和存在的缺陷,结合石墨烯、泡沫镍等材料的优点,分别从材料组成、形貌、电极结构等方面对其进行了研究,以提高其电化学储锂/钠和电化学水分解性能,具体的研究工作如下:1.MoS在锂离子电池或钠离子电池的应用中显示出良好的应用前景,但实际应用中MoS存在动力学缓慢,体积膨胀严重等问题。我们以RGO为基底制备了层间扩展的VMoS纳米片,用作锂和钠的存储,均显示出优异的电化学性能。二维特性和高层间扩展结构不但缩短了离子传递的路径同时改善了扩散动力学。RGO基底增强了电导率,保持了材料的完整性。基于这些优点,该样品用作锂离子电池和钠离子电池的负极时,在1 A g的高电流密度下循环200圈后可逆容量分别保持在1081 mAh g和254 mAh g。2.此次工作中,通过一步水热法在还原氧化石墨烯上合成了钒和氮共掺杂的MoS纳米片,V,N-MoS/RGO纳米片的基底/边缘平面上引入新的缺陷位点并且扩展了层间距。该催化剂具有显著的催化性能,在68 mV的超低过电位下电流密度达到10 mA cm,同时Tafel斜率值仅为41 mV dec。其性能优于目前大多数MoS电催化剂。除了RGO底物能够加速电荷转移外,钒和氮掺杂剂在基底/边缘平面上触发新缺陷位点并扩展了复合物的层间距离,优化的电子结构和层间距离的扩大也是催化作用增强的原因。3.电化学水分解技术将可再生能源转化为无污染的化学燃料,是未来可持续能源体系的重要组成部分。在这次工作中,我们报告了一种双功能钒掺杂的NiS纳米棒阵列电极,用于在碱性介质中进行整体水分解。当电流密度为10 mA cm时,析氢过电位为133 mV,析氧过电位为148 mV,同时表现出较高的催化稳定性。优异的催化性能归因于V掺杂剂和纳米棒阵列的几何优势。V-NiS电极同时用作一个双电极电池中的阴极和阳极,用于整体水分解反应时,在1.421 V的电池电压下可提供10 mA cm的电流密度。该电池中的水分解也可由单节AA电池(1.5 V)实现驱动。本次工作显示了在用于水分解的有效双功能电催化剂的探索方面取得了实质性进展。

关键词：锂/钠离子电池负极材料过渡金属硫化物石墨烯完全分解水电化学析氢

碳-金属氧化物复合体系的构筑及其光解水性质的研究

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碳-金属氧化物复合体系的构筑及其光解水性质的研究

作者：刘长安苏州大学

学位级别：硕士

利用太阳能和半导体材料实现可见光催化水分解是获取氢能源的理想途径之一。在过去的几十年中,光催化分解水取得了很大的进展。数百种半导体材料包括氧化物,硫化物,硅化物等被报道具有光催化分解水的性质。在这些材料中,金属氧化物由于... 详细信息

利用太阳能和半导体材料实现可见光催化水分解是获取氢能源的理想途径之一。在过去的几十年中,光催化分解水取得了很大的进展。数百种半导体材料包括氧化物,硫化物,硅化物等被报道具有光催化分解水的性质。在这些材料中,金属氧化物由于其抗光致腐蚀能力强,可塑性强以及制备方法简易而受到人们广泛的关注。尽管如此,金属氧化物也存在一些缺点,例如其可见光利用率低,光生电子-空穴复合速率快,能带位置不满足光解水的要求等。因此,通过改性或掺杂等手段提高金属氧化物材料的光催化活性是拓宽其在完全光解水领域应用的极具潜力的方法。在本论文中,我们设计合成了三种碳与金属氧化物的复合体系,它们分别是碳点/氧化铁纳米复合材料催化剂（CDs/Fe2O3）,氧化镍/碳点/钒酸铋（NiO/CDs/BiVO4）Z-Scheme光催化剂,碳掺杂的四氧化三钴多孔纳米片（FCo）催化剂。通过光催化水分解实验检测了其光解化活性,并利用透射电子显微镜、紫外-可见光谱、X射线光电子能谱等测试手段表征了其结构与基本性质。另外,着重研究了复合体系完全光解水的机理。具体研究内容如下:（1）通过简单的热处理方法一步合成了碳点和氧化铁的（CDs-Fe2O3）纳米复合材料催化剂。在反应体系中没有任何外加偏压或添加牺牲剂的条件下,在可见光的照射下,CDs-Fe2O3纳米复合材料（碳点含量:5 wt%）光解水的析氢速率为0.390μmol·h-1,析氧速率为0.225 μmol·-1。该复合催化剂表现出了较好的光催化活性,其高效的催化活性源于在光的照射下.碳点与氧化铁产生的光电动势串联以满足完全光解水的要求。同时,碳点还可以显著提高氧化铁的光生电荷分离效率。（2）通过模拟自然中的光合作用过程,构建了氧化镍/碳点/钒酸铋（NiO/CDs/BiVO4）纳米复合材料用于可见光下的完全分解水。在没有任何助催化剂或牺牲剂的情况下,合成的NiO/CDs/BiVO4作为Z-scheme结构的光催化剂具有较高的光催化分解水活性。通过系统地调控原料的比例,最优的NiO/CDs/BiVO4光催化剂的产氢气和氧气速率分别为1.21和0.60 μmol·h-1,其中CDs的浓度为5 wt%,NiO与BiVO4的质量比为3。同时,光催化分解水所产生的氢气与氧气的化学计量比为2:1。在这个Z-scheme体系中,NiO和BiVO4可分别作为产氢气和产氧气的光催化剂,CDs作为固体电子媒介。CDs作为固态电子媒介的引入促进了电子的转移速率以及电荷分离效率,从而大大提高了合成的Z-scheme催化剂的光催化活性。（3）利用不同的热处理温度,合成了一系列碳掺杂的四氧化三钴光催化剂,并将其用于可见光催化完全分解水。在可见光照射下,所合成的光催化剂（FCo-400）的最佳产氢气和氧气的速率为0.41 μmol · h-1和0.21 μmol · h-1,且其催化稳定性超过600 h。实验结果表明,FCo光催化剂的结构是Co3O4多孔纳米片通过Co-O-C共价化学键连接并负载在N掺杂碳泡沫上的。这种非金属与金属之间共价连接的异质结构不仅解决了 Co304的固有能带缺陷,而且大大提高了 Co3O4的光催化能力（在长波长下仍具有催化活性）与稳定性。

关键词：氢能源碳材料金属氧化物光催化完全分解水