شماره 46 - بهار 1396
ICNS7
فهرست

فناوری شکافتگی آب فوتوکاتالیتیکی توسط نانوساختار TiO2 برای تولید هیدروژن

نشریه: شماره 45- زمستان 1395 - مقاله 7   صفحات :  45 تا 50



کد مقاله:
45-07

مولفین:
سه یران قادری


چکیده مقاله:

هیدروژن می‌تواند به عنوان یک انرژی پاک و ایده‌آل جایگزین مناسبی برای سوخت‌های فسیلی باشد. فناوری شکافتگی آب فوتوکاتالیتیکی پتانسیل بالایی برای تولید هیدروژن دارد. در حال حاضر بازدهی تولید هیدروژن خورشیدی بسیار پایین است. دلایل اصلی کم بودن بازدهی، ترکیب شدن مجدد و سریع جفت الکترون/حفره‌های تولیدشده در اثر فوتون و انجام واکنش برگشت و فعالیت ضعیف نیمه‌رساناها در اثر نور مرئی است. در پاسخ به این محدودیت‌ها، بررسی های زیادی انجام گرفته است. در بعضی از مطالعات اثر افزودن عامل‌های الکترون‌دهنده و نمک‌های کربنات بررسی شده است. در مطالعات دیگری افزایش فعالیت فوتوکاتالیتیکی در اثر اصلاح نیمه‌رسانای TiO2 با روش‌هایی مانند بارگذاری فلز، دوپه‌کردن یون فلزی، حساس‌سازی با رنگ، نیمه رساناهای ترکیبی و القاء یون فلزی بررسی شده است. در این گزارش انواع روش‌های اصلاح نیمه‌رسانای TiO2 ارائه شده است تا مناسب‌ترین روش انتخاب شده و مورد استفاده قرارگیرد.


Article's English abstract:

Hydrogen can be a suitable alternative for the fossil fuels as a clean and ideal energy. Photocatalytic water-splitting technology has great potential for solar-hydrogen production. Presently, the solar hydrogen production efficiency is too low. The main reasons of low efficiency are the rapid recombination of photo-generated electron/hole pairs and the poor activation of semiconductors by visible light. In response to these deficiencies, many investigations have been performed. In some research the effects of addition of sacrificial reagents and carbonate salts were studied. In other research the enhancement of photocatalytic activity by modification of TiO2 semiconductor by means of metal loading, metal ion doping, dye sensitization, composite semiconductor, and metal ion implantation were studied. This paper was presented a variety of methods of TiO2 semiconductor modification in order that a suitable method was selected and used.


کلید واژگان:
تولید انرژی، شکافتگی آب فوتوکاتالیتیکی، نانوساختار TiO2، هیدروژن خورشیدی

English Keywords:
Energy production, Solar hydrogen, Photocatalytic water-splitting, TiO2 nanostructure

منابع:
منبع فارسی ندارد.

English References:
[1] Ni M., Leung M.K.H., Sumathy K., Leung D.Y.C., Proceedings of the International Hydrogen Energy forum, vol. 1, 25–28 May 2004, Beijing, PRC. p. 475. [2] Nada A.A., Barakat M.H., Hamed H.A., Mohamed N.R., Veziroglu T.N., Studies on the photocatalytic hydrogen production using suspended modified TiO2 photocatalysts Int. J. Hydrogen Energy 2005, 30(7), 687. [3] Fujishima A., Honda K., Electrochemical photolysis of water at a semiconductor electrode, Nature 1972, 238, 37. [4] Ni M., Leung M.K.H., Leung D.Y.C., Sumathy K., A review and recent developments in photocatalytic water-splitting using TiO2 for hydrogen production Renew. Sustainable Energy Rev. 2007, 11, 401. [5] Li Y.X., Lu G.X., Li S.B., Photocatalytic production of hydrogen in single component and mixture systems of electron donors and monitoring adsorption of donors by in situ infrared spectroscopy, Chemosphere 2003, 52(5), 843. [6] Lee S.G., Lee S.W., Lee H.I., Appl. Catal. A: Gen. 2001, 207(1–2), 173. [7] Sayama K., Arakawa H., Effect of Na2CO3 addition on photocatalytic decomposition of liquid water over various semiconductor catalysis, J. Photochem. Photobiol. A: Chem. 1994, 77(2–3), 243. [8] Sayama K., Arakawa H., Effect of carbonate addition on the photocatalytic decomposition of liquid water over a ZrO2 catalyst, J. Photochem. Photobiol. A: Chem. 1996, 94, 67. [9] Sakthivel S., Shankar M.V., Palanichamy M., Arabindoo B., Bahnemann D.W., Murugesan V., Enhancement of photocatalytic activity by metal deposition: characterisation and photonic efficiency of Pt, Au and Pd deposited on TiO2 catalyst, Water Res. 2004, 38, 3001. [10] Bamwenda G.R., Tsubota S., Nakamura T., Haruta M., Photoassisted hydrogen production from a water-ethanol solution: a comparison of activities of Au/TiO2 and Pt/TiO2, J. Photochem. Photobiol. A: Chem. 1995, 89, 177. [11] Dvoranova D., Brezova V., Mazur M., Malati M., Investigations of metal-doped titanium dioxide photocatalysts, Appl. Catal. B: Environ. 2002, 37, 91. [12] Choi W.Y., Termin A., Hoffmann M.R., The role of metal ion dopants in quantum-sized TiO2: correlation between photoreactivity and charge carrier recombination dynamics, J Phys. Chem. 1994, 84, 13669. [13] Ohno T., Akiyoshi M., Umebayashi T., Asai K., Mitsui T., Matsumura M., Preparation of S-doped TiO2 photocatalysts and their photocatalytic activities under visible light, Appl. Catal. A: Gen. 2004, 265, 115. [14] Umebayashi T., Yamaki T., Itoh H., Asai K., Band gap narrowing of titanium dioxide by sulfur doping Appl. Phys. Lett. 2002, 81(3), 454. [15] Khan S.U.M., Al-Shahry Jr. M., BI W., Efficient photochemical water splitting by a chemically modified n-TiO2, Science 2002, 297, 2243. [16] Polo A.S., Itokazu M.K., Iha N.Y.M., Metal complex sensitizers in dye-sensitized solar cells, Coord. Chem. Rev. 2004, 248, 1343. [17] Jana A.K., Solar cells based on dyes, J. Photochem. Photobiol. A: Chem. 2000, 132, 1. [18] Regan B.O., Gratzel M., Solar cells based on dyes, Nature 1991, 353, 737. [19] Anpo M., Kishiguchi S., Ichihashi Y., Takeuchi M., Yamashita H., Ikeue K. et al. The design and development of second-generation titanium oxide photocatalysts able to operate under visible light irradiation by applying a metal ion-implantation method, Res. Chem. Intermed. 2001, 27, 459. [20] Yamashita H., Harada M., Misaka J., Takeuchi M., Ichihashi Y., Goto F. et al. Application of ion beam techniques for preparation of metal ion-implanted TiO2 thin film photocatalyst available under visible light irradiation: metal ion-implantation and ionized cluster beam method, J. Synchrotron Radiat. 2001, 8, 569.



فایل مقاله
تعداد بازدید: 376
تعداد دریافت فایل مقاله : 19



طراحی پرتال|طراحی پورتالطراحی پرتال (طراحی پورتال): آرانا نتورک