大面積光解水太陽(yáng)模擬器是一種能夠模擬太陽(yáng)光光譜、強(qiáng)度和角度等參數(shù)的先進(jìn)設(shè)備，為實(shí)驗(yàn)提供可控的光源條件。這種模擬器在光解水制氫、光催化以及其他相關(guān)領(lǐng)域的研究中發(fā)揮著重要作用。
 

　　光解水一般指光解水制氫
 

　　隨著人類(lèi)社會(huì)的不斷發(fā)展，地球上有限的化石燃料已經(jīng)越來(lái)越難以滿(mǎn)足人類(lèi)對(duì)能源的需求，并且化石燃料的使用也帶來(lái)了日益嚴(yán)重的環(huán)境問(wèn)題。因此，尋找清潔、可再生的新能源已經(jīng)迫在眉睫。太陽(yáng)能是一種取之不盡、用之不竭的清潔能源，將間歇性的、不易收集存儲(chǔ)的太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化為易存儲(chǔ)、易運(yùn)輸?shù)幕瘜W(xué)能是一種理想的能源開(kāi)發(fā)途徑——太陽(yáng)能光催化分解水制氫正是這樣一種將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能的良好方式。
 

　　太陽(yáng)能光催化分解水制氫利用光催化材料(一般為半導(dǎo)體材料)在太陽(yáng)光光子的激發(fā)下將水分解為氫氣和氧氣，整個(gè)過(guò)程清潔無(wú)污染，因此受到了廣泛的關(guān)注和研究。然而，傳統(tǒng)的半導(dǎo)體光催化材料面臨可見(jiàn)光吸收少、光生電荷易復(fù)合等問(wèn)題，太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化效率普遍不高。我校化學(xué)科學(xué)與工程學(xué)院徐曉翔教授課題組于可見(jiàn)光響應(yīng)的光催化材料的研究，針對(duì)這一問(wèn)題開(kāi)展了系統(tǒng)的研究工作，提高了半導(dǎo)體材料光催化分解水的活性，對(duì)提升太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化率有重要意義。
 

　　光解水制氫技術(shù)始自1972年，由日本東京大學(xué)Fujishima A和Honda K兩位教授*次報(bào)告發(fā)現(xiàn)TiO2單晶電極光催化分解水從而產(chǎn)生氫氣這一現(xiàn)象，從而揭示了利用太陽(yáng)能直接分解水制氫的可能性，開(kāi)辟了利用太陽(yáng)能光解水制氫的研究道路。隨著電極電解水向半導(dǎo)體光催化分解水制氫的多相光催化(heterogeneous photocatalysis)的演變和TiO2以外的光催化劑的相繼發(fā)現(xiàn)，興起了以光催化方法分解水制氫(簡(jiǎn)稱(chēng)光解水)的研究，并在光催化劑的合成、改性等方面取得較大進(jìn)展。
 

　　光解水的原理
 

　　光催化反應(yīng)可以分為兩類(lèi)“降低能壘”(down hil1)和“升高能壘”(up hil1)反應(yīng)。光催化氧化降解有機(jī)物屬于降低能壘反應(yīng)，此類(lèi)反應(yīng)的△G<0，反應(yīng)過(guò)程不可逆，這類(lèi)反應(yīng)中在光催化劑的作用下引發(fā)生成O2-、HO2 、OH·、和H+ 等活性基團(tuán)。水分解生成H2和O2則是高能壘反應(yīng)，該類(lèi)反應(yīng)的△G>0(△G=237 kJ/mo1)，此類(lèi)反應(yīng)將光能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能。
 

　　要使水分解釋放出氫氣，熱力學(xué)要求作為光催化材料的半導(dǎo)體材料的導(dǎo)帶電位比氫電極電位EH+/H2稍負(fù)，而價(jià)帶電位則應(yīng)比氧電極電位Eo2/H2O稍正。光解水的原理為：光輻射在半導(dǎo)體上，當(dāng)輻射的能量大于或相當(dāng)于半導(dǎo)體的禁帶寬度時(shí)，半導(dǎo)體內(nèi)電子受激發(fā)從價(jià)帶躍遷到導(dǎo)帶，而空穴則留在價(jià)帶，使電子和空穴發(fā)生分離，然后分別在半導(dǎo)體的不同位置將水還原成氫氣或者將水氧化成氧氣。Khan等提出了作為光催化分解水制氫材料需要滿(mǎn)足：高穩(wěn)定性，不產(chǎn)生光腐蝕；價(jià)格便宜；能夠滿(mǎn)足分解水的熱力學(xué)要求；能夠吸收太陽(yáng)光。
 

　　大面積光解水太陽(yáng)模擬器參數(shù)：
 

　　1、光譜范圍 350nm-2500nm，可選配延長(zhǎng)至14μm
 

　　2、光斑面積30cm-10米(可定制)
 

　　3、空間不均勻度為+/- 5%(ASTM E927)
 

　　4、照度6萬(wàn)lux-10萬(wàn)lux可調(diào)(可以做道20萬(wàn)lux)
 

　　5、光功率：1000w/m²-2000 w/m²
 

　　6、光譜匹配度：除700-800nm以外在400-1100nm范圍內(nèi)均為A即
 

　　7、增大光照強(qiáng)度可以直接更換大功率燈泡無(wú)需更換電源
 

　　8、電源采用特殊設(shè)計(jì)可以有效延長(zhǎng)燈泡使用壽命