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

分解水 光催化 化学 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
SADHIASK完成签到,获得积分10
1秒前
帅气剑通完成签到,获得积分10
2秒前
如歌发布了新的文献求助10
2秒前
尊敬寒松发布了新的文献求助10
3秒前
星辰大海应助XZ段采纳,获得10
3秒前
5秒前
5秒前
恰好完成签到 ,获得积分10
6秒前
yanni完成签到,获得积分10
6秒前
7秒前
科研通AI6.4应助美好凡阳采纳,获得10
7秒前
迅速冬瓜完成签到,获得积分10
8秒前
阴暗蘑菇完成签到 ,获得积分10
9秒前
9秒前
于越完成签到,获得积分10
10秒前
10秒前
夏艳平完成签到,获得积分10
10秒前
10秒前
11秒前
liko完成签到 ,获得积分10
12秒前
13秒前
万万完成签到,获得积分10
13秒前
13秒前
Hayley发布了新的文献求助10
14秒前
14秒前
DW应助诸军则采纳,获得10
14秒前
积极的誉完成签到,获得积分10
14秒前
尊敬寒松发布了新的文献求助10
14秒前
Lucas应助lee采纳,获得10
16秒前
萌dreaming发布了新的文献求助10
16秒前
17秒前
flymi1991完成签到,获得积分10
18秒前
18秒前
Kyle完成签到 ,获得积分10
18秒前
happy郭发布了新的文献求助10
19秒前
deng发布了新的文献求助10
19秒前
20秒前
20秒前
21秒前
英姑应助全宝林采纳,获得10
22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
HYDROLYSE ACIDE DE QUELQUES DIOXASPIROCYCLANES 1314
Essentials of Carbohydrate Chemistry and Biochemistry, 4th Edition 800
Navigating Normative Orders. Interdisciplinary Perspectives 800
1 Peter and Christ's Descent to the Dead in Its Early Christian Reception 700
Organizational Behavior 510
Management and the Arts 510
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 纳米技术 工程类 有机化学 化学工程 生物化学 计算机科学 内科学 物理 复合材料 催化作用 细胞生物学 无机化学 光电子学 物理化学 电极 基因
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 7746019
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 9293900
关于积分的说明 20222699
捐赠科研通 7325709
什么是DOI,文献DOI怎么找? 3308041
关于科研通互助平台的介绍 2459990
邀请新用户注册赠送积分活动 2319478