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Highly Efficient Temperature-Induced Visible Light Photocatalytic Hydrogen Production from Water

光催化 可见光谱 制氢 分解水 材料科学 光化学 量子效率 催化作用 量子产额 光催化分解水 产量(工程) 动能 化学 光电子学 光学 有机化学 物理 复合材料 荧光 量子力学
作者
Bing Han,Yun Hang Hu
出处
期刊:Journal of Physical Chemistry C [American Chemical Society]
卷期号:119 (33): 18927-18934 被引量:105
标识
DOI:10.1021/acs.jpcc.5b04894
摘要

Intensive effort has led to numerous breakthroughs for photoprocesses. So far, however, energy conversion efficiency for the visible-light photocatalytic splitting of water is still very low. In this paper, we demonstrate (1) surface-diffuse-reflected-light can be 2 orders of magnitude more efficient than incident light for photocatalysis, (2) the inefficiency of absorbed visible light for the photocatalytic H2 production from water with a sacrificial agent is due to its kinetic limitation, and (3) the dispersion of black Pt/TiO2 catalyst on the light-diffuse-reflection-surface of a SiO2 substrate provides a possibility for exploiting a temperature higher than H2O boiling point to overcome the kinetic limitation of visible light photocatalytic hydrogen production. Those findings create a novel temperature-induced visible light photocatalytic H2 production from water steam with a sacrificial agent, which exhibits a high photohydrogen yield of 497 mmol/h/gcat with a large apparent quantum efficiency (QE) of 65.7% for entire visible light range at 280 °C. The QE and yield are one and 2 orders of magnitude larger than most reported results, respectively.
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