(综述)东京工业大学Nat. Rev. Methods Primers: 光催化水分解

H ₂ 是一 种无碳的清洁能源载体，燃烧时释放出大量的能量(ΔH°= – 284 kJ mo l ^{– 1} )，唯 一的产物是 H ₂ O。 H ₂ 是工业上重要化学品如过氧化氢、甲醇和氨的重要原料。目前，商用 H ₂ 主要来源于化石燃料，如煤（黑色 H ₂ ）和天然气（灰色 H ₂ ）。在化石燃料生产 H ₂ 的过程中，CO ₂ 排放是不可避免的。

光催化分解水，定义为在半导体光催化剂上以2:1的比例将 H ₂ O分解为 H ₂ 和O ₂ 的反应，是 一种 通过生产清洁、高能量的 H ₂ 气体实现光能转化为化学能 的方法 。光催化水分解研究的目标是大规模 高效 地将太阳能转化为碳中和的（绿色） H ₂ 。 由于到达地球表面的太阳能比全球人类活动消耗的能量大4个数量级，因此利用太阳能作为光催化水分解的能量输入是理想的 。

为了实现从可再生资源中大规模生产 H ₂ ，使用半导体光催化剂（有时称为人工光合作用）将水分解为 H ₂ 和O ₂ 的研究已经进行了50年。不幸的是，在数据收集和实验结果分析方面缺乏严谨性和再现性阻碍了该领域的进展。本文全面概述了用于全水分解的光催化剂的适当表征和评估。特别是，本文涵盖了光催化研究中的各种陷阱、再现性的最佳实践以及进行严格实验的可靠方法。这些建议旨在减少文献中的 误报 ，并促进利用阳光从水中生产 H ₂ 的实用技术的进展。