光電催化是光催化與電催化的結合,可將兩種技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)體現。
基于半導體材料的光電催化反應池主要包含四個(gè)部分:
1. 光電極:也稱(chēng)工作電極,是光電催化反應池中的核心部件,由用于捕獲光能量的半導體材料構成。
一般情況下,將n型半導體薄膜/導電基底稱(chēng)為光陽(yáng)極,p型半導體薄膜/導電基底稱(chēng)為光陰極。
光電催化常見(jiàn)的光電極制備方式是將光電極半導體材料附著(zhù)于氧化銦錫(ITO)或摻氟氧化錫(FTO)等有著(zhù)較低功函數的透明導電氧化物鍍膜玻璃上,將光電極夾持在如圖2(a)所示的電極夾具上使用。
2. 對電極:若只研究單一光陽(yáng)極或光陰極時(shí),需要引入對電極來(lái)充當另一半的半反應場(chǎng)所。對電極通常選用具有良好電荷傳輸性能和較低反應過(guò)電勢的材料,一般為Pt電極,如圖2(b)所示。
3. 參比電極:為確保施加在光電極上的電位準確穩定,通常會(huì )加裝參比電極,將整個(gè)光電催化反應池構建成三電極體系。參比電極可選擇Ag/AgCl電極、Hg/Hg2Cl2電極或Hg/HgO電極,如圖2(c)所示。
4. 適當的電解質(zhì)溶液:電解質(zhì)溶液在光電催化反應反應池中起聯(lián)通電路的作用,需要具有良好的離子電導率。
根據光電催化反應中光電極材料性質(zhì)的不同,電解質(zhì)溶液的pH值和構成電解質(zhì)溶液的離子類(lèi)型也不盡相同。
在選擇電解質(zhì)溶液時(shí)需要注意的是,要確保所選的電解質(zhì)溶液不與所選用的參比電極發(fā)生反應。
電解質(zhì)溶液可分為三種:
1)酸性電解質(zhì)溶液:H2SO4溶液等;
2)中性電解質(zhì)溶液:Na2SO4溶液、K2SO4溶液等;
3)堿性電解質(zhì)溶液:NaOH溶液、KOH溶液等。