光催化是在一定波長光照條件下，半導體材料發生光生載流子的分離，然后光生電子和空穴在與離子或分子結合生成具有氧化性或還原性的活性自由基，這種活性自由基能將有機物大分子降解為二氧化碳或其他小分子有機物以及水，在反應過程中這種半導體材料也就是光催化劑本身不發生變化。這種半導體光催化劑在光催化反應過程中起的作用就是光催化作用。

光電催化反應器原理？

半導體光電極 在將光能轉換為化學能的光電化學電池中，用半導體材料作光電極，起光吸收和光催化作用。n型半導體構成光陽極,只催化氧化反應;p型半導體構成光陰極，只催化還原反應。但半導體表面一般不具有良好的反應活性，電極反應往往需較高的過電位。經過適當的表面處理(如熱處理、化學刻蝕和機械研磨等)來改變電極的表面狀態（如價態分布、晶格缺陷、晶粒粒度、比表面和表面態分布等），可以大大改善其催化活性。

科學家如何利用全新光催化分子更有效地產生氫？

俄亥俄州立大學科學家開發的一種新分子可以從整個可見光譜中收集能量，比目前的太陽能電池多吸收多達50％的太陽能，還可以將該能量催化為氫。氫被許多國家視為一種清潔燃燒的燃料，可以在低排放的未來為我們的車輛提供動力。

產生氫的一種方法是將其從水中分解出來。通常，這是通過使用電將水分子分解為氫和氧來完成的，但是一種潛在的更簡單、更有效的方法可能是通過光催化水分解。現在俄亥俄州立大學研究團隊聲稱已發現了迄今為止最有效的光催化分子之一。

該分子顯示出獨特的能力來使用可見光譜中的光。以前大多數光催化劑都集中在高能紫外線波長上，這種光催化劑可以捕獲紫外線的能量，一直到可見光譜，一直到近紅外范圍，這意味著它吸收的太陽能可比目前的太陽能電池多出50％。

研究人員表示，許多先前的嘗試由于在催化劑中使用兩個或多個分子而也失去了效率。隨著這些分子交換電子，這些系統中會損失能量-俄亥俄州立大學的單分子解決方案將沒有這個問題。討論中的新光催化劑是銠元素的一種形式。研究人員在實驗室中通過將LED燈照射到含有活性分子的酸性溶液中進行了測試，并發現釋放出了氫氣。

俄亥俄州立大學化學與生物物理動力學研究中心主任Claudia Turro表示：“將兩個電子存儲在源自兩個光子的單個分子中，并一起使用以制造氫，這是前所未有的。”

在這種方法成為生產清潔燃料的商業可行手段之前，仍需要解決一些問題。主要的是銠是稀有且昂貴的。Turro表示，該團隊正在設法弄清楚如何用便宜的材料制造它并使其使用壽命變得更長。但是，這項研究無疑使光催化分解水制氫的過程更加接近現實。

該研究已發表在《自然化學》上。

標簽：新光催化科學家