r-GQDs/TiO2纳米光催化剂的制备
及其性能研究
摘要：当前，能源短缺和环境污染是人类面临的两个亟待解决的严峻问题。氢能以其清洁环保、效率高、储量丰富的特点，被认为是本世纪最具潜力的清洁能源。光催化分解水制氢已吸引研究人员的广泛关注。目前研究最广泛的光催化材料是TiO2光催化剂，其具有无毒、催化活性高、稳定性好等优点。但由于其带隙宽，仅利用少部分太阳光，且其光生电子-空穴易复合，从而限制了其光催化性能。为了改善TiO2存在的问题，可用其它半导体材料对其进行修饰。石墨烯量子点具有快的电子迁移率、强的可见光吸收、大的比表面积等优点，其与无机半导体材料复合应用于光催化领域备受关注。因此，本文综述了一些TiO2修饰改性手段及GQDs-TiO2复合材料，这极大拓宽了材料的光学吸收范围，抑制光生电子与空穴的复合几率，提高光催化效率。
关键词：光催化剂；分解水制氢；TiO2；石墨烯量子点
一、文献综述
1、引言
随着工业和科技的不断发展，世界各国对能源的需求不断增大，以煤、石油、天然气为主的化石能源面临的枯竭危机日益加重。同时，化石能源的燃烧会释放CO2、SO2 等有害气体，又会导致温室效应、酸雨等环境污染问题[1,2]。因此，能源短缺和环境污染是人类面临的两个亟待解决的严峻问题。为了实现人类社会的可持续发展，我们需要寻找到清洁、可再生的能源。
在此情况下，各类新型能源应运而生。在各种新型能源中，氢能作为一种可持续型能源，以其清洁环保、原料易得、储量丰富、效率高等特点，被认为是本世纪最具潜力的清洁能源[3,4]。而且，开发氢能也是人类的战略能源发展方向。氢能中的H元素大部分贮存在生命之源—“水”当中，而且太阳能又是一种用之不竭的绿色能源，平均到达地面的能量可达800000 KWbull;s-1，全世界人们使用一年的能量只需太阳光照射1小时[5]。因此，综合考虑效率、成本和便捷程度等，利用太阳能分解水是一种极为高效的H2制备途径，这样不仅可以缓解能源枯竭的危机，而且还能解决环境污染问题。
目前，利用太阳能获得H2的方法主要包括光催化分解水制氢，光电分解水产氢(PEC)，热分解水产氢等[6]。在上述H2制备方法中，光催化分解水制氢由于其具有高效、成本低、便捷、可持续、无毒等优点吸引研究人员进行深入研究[7]。半导体材料具有光敏性，在光照射下，可以促进光生电子-空穴对产生，能够促进吸附物质发生氧化还原反应，因而深受人们关注与研究。自从上世纪70年代日本的Fujishima和Honda[8]利用TiO2半导体材料进行光电分解水制H2以来，科学领域开展了以半导体材料为实验对象的光电化学和光催化分解水产生H2的研究热潮。
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