富氧空位La掺杂NaTaO3催化剂构筑及其光分解水产氢性能

曾艳红; 刘振; 彭潘; 胡银; 章芬; 王玲玲; 陈玄烨; 陈伟; 肖瑶; 程世海

doi:10.16056/j.2096-7705.2026.01.003

能源研究与管理 ›› 2026, Vol. 18 ›› Issue (1) : 16 -23. DOI: 10.16056/j.2096-7705.2026.01.003

富氧空位La掺杂NaTaO₃催化剂构筑及其光分解水产氢性能

曾艳红, 刘振, 彭潘, 胡银, 章芬, 王玲玲, 陈玄烨, 陈伟, 肖瑶, 程世海

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摘要

“绿氢”的制备和使用是同时解决当下能源与环境问题，实现碳中和碳达峰目标的重要途径之一。光催化分解水产氢则被研究人员认作近年“绿氢”制备的潜在颠覆性技术。针对典型的光催化分解水产氢催化剂NaTaO₃载流子分离效率低、活性位点不足和掺杂改性机理不够系统明确等问题，本研究工作制备了不同浓度稀土La元素掺杂的NaTaO₃系列光催化剂。在明确了催化剂组分和结构的前提下，分析了La元素随掺杂浓度增加而分别取代NaTaO₃晶体中Na和Ta原子的情况，并证实了La元素的均匀分布。考察了La/NaTaO₃催化剂光催化分解水产氢的性能，其中低浓度0.3La/NaTaO₃催化剂5 h产氢量接近600μmol/g，约为纯相NaTaO₃催化剂的3倍。低浓度La元素掺杂显著增加了NaTaO₃催化剂中氧空位的含量，并促进催化剂上电子-空穴对有效分离。同时，催化剂在光解水产氢反应前后保持了稳定的组分和结构。该工作对深入研究元素掺杂NaTaO₃光催化剂结构和性能优化，完善改性光催化剂的构效关系有重要的科学意义。