Hydrogen Generation from Solar Water Splitting Assisted by a Nitrogen Doping Photocatalyst

Abstract

[[abstract]]新能源的開發與利用，為新近相當熱門探討的議題。在各類新興能源中，「氫能源」是對環境最為友善的能源。氫能源除了具有高熱值，以及幾乎不會衍生空氣污染物等優點外，尤其是氫能源在使用過程，可避免CO2 等溫室氣體的生成，更是受到重視。另外，氫能源除了可以直接使用外，若可配合燃料電池的使用，可以減少能源轉換的耗損，同時也增加氫能源使用時的便利性。因此，若能廣泛地開發與應用氫能源，對於整體生態環境品質的改善，具有相當大的助益。本研究擬利用經氮改質之二氧化鈦為水裂解產氫之光觸媒，探討在可見光波長之光源照射下，進行系列光催化水裂解產氫的反應測試，以進行相關新能源的開發研究，本研究擬探討的重點包括：製備可吸收可見光波長之含氮二氧化鈦(N-TiO2)與添加貴重金屬之含氮光觸媒，比較促進水裂解產氫效能的差異；測試可見光/含氮二氧化鈦光觸媒促進水裂解產氫之反應速率；篩選理想含氮比例之光觸媒，建立最佳之光催化水裂解產氫速率；測試可見光/含氮二氧化鈦光催化水裂解程序之最佳產氫操作環境條件；藉由自由基捕捉劑的使用，探討含氮二氧化鈦(N-TiO2)光觸媒上自由基的生成與水裂解產氫生成速率的關係。針對本計劃之執行，本研究擬結合金屬工業研發中心，共同進行相關之研究，除了希望能借用該中心現有之工業級規模「雙極直流磁控濺鍍設備」，以製備相關之含氮光觸媒外，同時也期望在相關反應系統研發成功後，可以透過該中心與產業界密切的合作關係，逐步推廣此項技術給予商業化應用。若能研發成功，對於新能源技術之開發與推展，應深具意義與實用性。[[abstract]]The development and use of new energy has been an important issue. Among the developing new energy, 「hydrogen energy」 is one of the most important new energy that is friendly to the environment. Especially, nearly no any pollutant including CO2 will be released as hydrogen used. In this study, the generation of H2 from water splitting assisted by photocatalytic processes under the illumination by solar light will be investigated. The major study purposes include to prepare nitrogen doping titanium dioxide photocatalyst for hydrogen generation by plasma, to find the best recipe for the N2-doping TiO2 for the purpose of H2 with the most yield, to discuss the effects of environmental conditions on the generation rate of H2, and to investigate the formation mechanisms of H2 by monitoring the formation of hydroxyl radicals with radical captures. This study will also corporate with Metal Industries Research & Development Centre to produce nitrogen doping photocatalyst by plasma coating technology.[[note]]NSC96-2623-7327-002-E