對光電催化的理解
更新時間：2020-05-19 點擊次數(shù)：1625
對光電催化的理解
光電催化被認為是理想的環(huán)境污染治理和潔凈能源生產(chǎn)技術(shù)。光催化的重要意義在于把太陽能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能或是潔凈能源，而電催化是使用較少的電能來制備高能量的潔凈能源。本研究平臺主要是設(shè)計合成具有多孔結(jié)構(gòu)的高效光、電催化劑，重點集中在水分解和CO2電還原等催化反應(yīng)體系。
電催化定義為“電催化是使電極、電解質(zhì)界面上的電荷轉(zhuǎn)移加速反應(yīng)的一種催化作用”，光催化定義為“光觸媒是一種在光的照射下，自身不起變化，卻可以促進化學(xué)反應(yīng)的物質(zhì)，光觸媒是利用自然界存在的光能轉(zhuǎn)換成為化學(xué)反應(yīng)所需的能量，來產(chǎn)生催化作用”，該定義中并未明確電和光的作用，通過該定義去理解電催化和光催化，難免會產(chǎn)生誤解。實驗中，電或光在光電催化過程中確實被消耗了。而我們常常所說的“催化”一般是需要額外能量驅(qū)動的（多的是熱能），即要使催化劑起作用需要加熱，但是我習(xí)慣稱為“催化”，沒有稱之為“熱催化”。催化劑確實可降低反應(yīng)的活化能，注意是“降低”不是*“消除”，因此催化過程中仍然需要一部分能量，只是反應(yīng)條件的要求降低了，比如所需的溫度、壓力比沒有催化作用時低。類比可知，電、光所起的作用和熱是一樣的，僅僅是催化劑的起作用的驅(qū)動力，當(dāng)然在電或光催化過程中，也有溫度的影響，姑且稱作“混合驅(qū)動力”。
從某種意義講，光催化可以看作是一個微型的光電催化體系，由氧化位點（陽極）還原位點（陰極），電子載體（如石墨烯）（導(dǎo)線，純光催化體系中有時不需要單獨的載體），然而進一步的探究下，發(fā)現(xiàn)他們還是存在明顯區(qū)別例如，α-氧化鐵能夠吸收可見波段的光，產(chǎn)生激子分離，可用作為光電極進行析氧反應(yīng)，然而作為光催化（不加電壓）時卻無法氧化水（假設(shè)還原位點不存在問題）。
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