二氧化钛光催化制氢文献综述
摘要：: 氢能源，作为一种最有前景的绿色能源。TiO2因其特有的物理化学性质, 在制氢方面有着广泛的应用前景。本文概述了TiO2的光催化反应机理, 讨论了TiO2光催化制氢国内外研究进展, 主要包括金属离子掺杂、贵金属沉积、半导体复合等方法。针对这三种方法分析了改性机理,提出了TiO2掺杂改性的重要性。对TiO2 光催化技术目前尚不成熟的地方做了简要的总结和预测。
关键词：氢能源； 光催化制氢； 二氧化钛；太阳能
一、文献综述
人类要实现经济和社会的可持续发展，但面临着能源和环境两个迫在眉睫的危机。目前，能源的消耗主要以地球储备的煤，石油，天然气的燃烧为主，而这些传统燃料是不可持续的，并且燃烧所释放的 CO2、SO2等有害气体对环境不友好，造成温室效应，酸雨，臭氧层空洞等一系列问题。随着社会经济的持续发展，人类对能源的消耗也在不断地增长，有科学家预言，在200 年内，地球储量丰富的煤炭资源将会被消耗殆尽。因此，开发和利用新型可再生清洁能源是人类面临的首要问题。
氢能源，一种最有前景的绿色能源，由于其清洁、可持续的发展在过去几十年得到了众多的关注。目前获得氢能的途径主要有，传统燃料制氢、生物制氢、电解水制氢及光(光电)分解水途径等。太阳能是一种储量丰富、取之不尽用之不竭的能源，具有巨大的开发潜力。利用太阳能光解水制氢是将太阳能转化为氢能的最佳途径。
自从 1972 年，日本科学家 Fujishima 和 Honda 发现在 TiO2电极上有氢气产生现象。光催化制氢受到国内外研究者的巨大关注，对 TiO2光催化材料进行大量的研究。二氧化钛（TiO2），作为最有潜力的光催化剂分解水，由于其化学稳定性好，成本低，无毒，在自然界丰富引起广泛的关注。
光催化分解水反应的机理
一般半导体光催化反应可以分为三步：(1)光激发反应：当用能量等于或大于半导体禁带宽度的光照射半导体时，价带上的电子(e-)将被激发，从价带跃迁至导带，并在价带上产生相应的空穴(h )，即产生了电子-空穴对。(2)光生电子-空穴分离并迁移到催化剂的表面；(3)还原和氧化反应：被激发电子具有很强还原性，吸附在半导体颗粒表面的物质可以接受电子而被还原；空穴则具有很强的氧化性，可以夺取吸附于半导体颗粒表面的物质的电子，将其氧化。
