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昂星

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[交流] 石墨烯小知识之石墨烯的光催化作用

石墨烯的光催化作用

石墨烯作为一种新型材料被大家寄予厚望。之前的小知识中，昂星为大家介绍了石墨烯在涂料领域的作用机理和问题，今天就为大家介绍一下石墨烯在分解水制氢领域的应用。

分解水制氢被认为是解决能源危机的有效途径，从目前研究结果来看，基于石墨烯的复合材料在分解水制氢的研究主要集中于以下几个体系：①金属氧化物/石墨烯光催化剂；②金属硫化物/石墨烯光催化剂；③非金属氮化物和金属氮氧化物/石墨烯光催化剂；④氧化石墨烯光催化材料。

体系不同，石墨烯的作用不同，主要作用集中于以下几点：

1.提高对于可见光的响应
对于太阳光的利用率决定了半导体材料能否进行实际应用，而半导体材料的禁带宽度决定光反应范围。传统半导体材料（如TiO2）禁带宽度较大，只能响应紫外光，对太阳光利用率太低。而将石墨烯与半导体材料复合可以减小禁带宽度，提高对于可见光的响应；甚至石墨烯量子点可以将响应范围扩展至近红外，极大提高产氢效率。

2.抑制催化剂团聚
金属硫化物在可见光下具有较高的光分解水产氢活性，但是此类半导体极易团聚形成较大颗粒降低催化活性。石墨烯具有二维平面结构和较大比表面积可以提高金属硫化物的分散性，阻止颗粒生成，进而提高产氢活性。

3.抑制电子与空穴的复合
电子与空穴的复合也是抑制光催化发展的因素。石墨烯具有优异的导电性能，可以将激发电子快速迁移到导带与H+反应生成H2，抑制其与空穴的复合，提高光催化性能。

随着研究的深入，我相信在光分解水产氢领域石墨烯定会发挥越来越重要的作用，让我们拭目以待。

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