Particulate Photocatalysts for Light-Driven Water Splitting: Mechanisms, Challenges, and Design Strategies

分解水 光催化 化学 氢 纳米技术 制氢 太阳能 能量载体 载流子 氢燃料 化石燃料 人工光合作用 光催化分解水 化学能 材料科学 光电子学 催化作用 生物 有机化学 生物化学 生态学
作者
Qian Wang,Kazunari Domen
出处
期刊:Chemical Reviews [American Chemical Society]
卷期号:120 (2): 919-985 被引量:2809
标识
DOI:10.1021/acs.chemrev.9b00201
摘要

Solar-driven water splitting provides a leading approach to store the abundant yet intermittent solar energy and produce hydrogen as a clean and sustainable energy carrier. A straightforward route to light-driven water splitting is to apply self-supported particulate photocatalysts, which is expected to allow solar hydrogen to be competitive with fossil-fuel-derived hydrogen on a levelized cost basis. More importantly, the powder-based systems can lend themselves to making functional panels on a large scale while retaining the intrinsic activity of the photocatalyst. However, all attempts to generate hydrogen via powder-based solar water-splitting systems to date have unfortunately fallen short of the efficiency values required for practical applications. Photocatalysis on photocatalyst particles involves three sequential steps: (i) absorption of photons with higher energies than the bandgap of the photocatalysts, leading to the excitation of electron-hole pairs in the particles, (ii) charge separation and migration of these photoexcited carriers, and (iii) surface chemical reactions based on these carriers. In this review, we focus on the challenges of each step and summarize material design strategies to overcome the obstacles and limitations. This review illustrates that it is possible to employ the fundamental principles underlying photosynthesis and the tools of chemical and materials science to design and prepare photocatalysts for overall water splitting.
最长约 10秒,即可获得该文献文件

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
Dr大壮完成签到,获得积分10
2秒前
法法发布了新的文献求助10
2秒前
DW的应助被H8采纳,获得10
3秒前
执明完成签到,获得积分10
4秒前
培乐多驳回了Ali的应助
6秒前
自己发布了新的文献求助10
6秒前
6秒前
隐形曼青的应助被程夏宇采纳,获得10
10秒前
liugm发布了新的文献求助10
10秒前
蛋黄肉粽完成签到,获得积分10
11秒前
11秒前
小小牛完成签到,获得积分10
12秒前
13秒前
橙猪完成签到,获得积分10
13秒前
weiwei完成签到,获得积分10
14秒前
深情安青的应助被hongjian539采纳,获得50
15秒前
16秒前
CipherSage的应助被gao采纳,获得10
19秒前
自己完成签到,获得积分10
21秒前
22秒前
22秒前
LvCR完成签到 ,获得积分10
22秒前
李小明完成签到,获得积分10
23秒前
25秒前
H8发布了新的文献求助10
25秒前
26秒前
脑洞疼的应助被柠柠采纳,获得10
27秒前
啧啧泽发布了新的文献求助10
28秒前
自觉的书雪完成签到,获得积分10
28秒前
明天是个大晴天完成签到 ,获得积分10
29秒前
顾矜的应助被穆夏采纳,获得10
29秒前
郭郭发布了新的文献求助10
29秒前
gao发布了新的文献求助10
31秒前
浅浅映阳发布了新的文献求助10
33秒前
35秒前
牟嘉通完成签到 ,获得积分10
35秒前
哈哈哈哈发布了新的文献求助10
36秒前
啧啧泽完成签到,获得积分10
37秒前
37秒前
充电宝的应助被Pursuit采纳,获得10
38秒前
高分求助中
(应助此贴封号)【重要!!请各用户(尤其是新用户)详细阅读】【科研通的精品贴汇总】 10000
自動車の空力技術 800
Essentials of Carbohydrate Chemistry and Biochemistry, 4th Edition 800
Organizational Behavior 510
Management and the Arts 510
Matrix Methods in Data Mining and Pattern Recognition Second Edition 510
Issues in Task-Based Language Teaching 500
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 纳米技术 计算机科学 化学工程 工程类 有机化学 物理 复合材料 生物化学 内科学 细胞生物学 基因 遗传学 免疫学 冶金 光电子学 癌症研究
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 7784078
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 9323363
关于积分的说明 20394228
捐赠科研通 7372770
什么是DOI,文献DOI怎么找? 3320912
关于科研通互助平台的介绍 2468869
邀请新用户注册赠送积分活动 2337105