文 献 综 述

1. 前言

近几十年来，由于世界经济迅猛发展，能源与环境问题越发突出。传统化石能源因其不可再生性在不断的开采与利用中必将面临枯竭，同时对环境造成极大的污染，加大对清洁能源的研究程度并将其投入使用成为科研工作的热点。

氢能可再生，燃烧产物为水，既能提供大量热量又不会对环境产生污染，是一种理想的二次能源，所以如何低成本地制得氢气对化工行业乃至整个世界的发展具有重大意义^[1]。由于太阳能的直接利用存在各种问题，人们致力于实现从太阳能到氢能的转化，以减轻能源危机^[2]。

我国绝大部分的氢能来源于化石燃料的催化裂解，小部分通过电解水生产。通过化石燃料制氢会副产大量的CO₂，造成温室效应^[3]；电解水制氢不产生CO₂，却因为能耗高受到一定的限制^[4]。相比之下，通过光催化剂在太阳光照射下分解水制氢是个不错的选择^[5]。而传统光催化分解水催化剂存在稳定性差、可见光利用率低、产氢速率低等缺点^[6]。

2. 常见的半导体光催化剂

半导体的能带通常由填满电子的价带和空的导带两部分构成，价带和导带之间为禁带^[7]，价带能量较低，当能量大于禁带宽度的光照射到半导体表面，价带上的电子吸收能量，被激发跃迁至导带，将空穴留在价带上。电子具有很强的还原性，而空穴具有氧化性。目前，较常见的光催化半导体材料有金属氧化物、硫化物、铁酸盐等。

2.1 金属氧化物