基于石墨烯的复合材料在光催化分解水制氢的应用

在传统化石能源日益枯竭的背景下,石墨烯优异的电子传输性能和独特的二维结构使其在光催化分解水制取氢气领域具有广阔的发展前景并获得研究者的广泛关注。简要介绍了最新石墨烯复合材料的制备方法,包括原位生长法、水热/溶剂热法和原子层沉积法,重点评述了近几年来研究开发出的金属氧化物与石墨烯复合物、金属硫化物与石墨烯复合物、g-C_3N_4与石墨烯复合物以及其他基于石墨烯的复合光催化剂的光催化性能,并探讨了石墨烯在各种复合材料中增强光催化活性的机制。最后,指出了基于石墨烯的光催化材料目前存在的问题及未来的研究重点和方向,包括提高石墨烯复合光催化剂的光催化活性、化学稳定性及选择性;实现石墨烯及其复合材料的低成本、高质量、大规模的合成;对石墨烯复合光催化剂的结构及光催化机理进行更深入的研究,特别是对p-n结、异质结、Z-方案系统的载流子动力学进行充分的研究,以期合成廉价、高效的石墨烯-半导体复合光催化剂。