吸放氢性能研究

研究背景凛冬将至，寒潮来袭，结冰是造成许多安全事故的重要原因。飞机防冰/除冰技术一直是航空工业的一个重要研究领域。飞机积冰主要发生在平尾、垂尾和发动机真空罩等外露表面，已成为威胁飞行安全和稳定性的严重问题。研究表明，飞机表面结冰主要是由于大量过冷水滴聚集和冻结造成的，特别是当飞机穿越过冷云层时。本文报告了通过光刻结合化学刻蚀方法制备了稳定的纳米片-微坑结构的超疏水表面，表面的防冰性和超疏水性均优于单一结构表面，且超疏水等级结构表面具有较高的非润湿性，接触角高达173°，滚动角低至4.5°，具有优异的超疏水性能和抗结冰性能，为航空工业的应用提供了一个理想的平台。实验仪器润湿性实验，使用KRÜ SS DSA100接触角分析仪。在样品表面滴落4 μl液滴测试接触角和滚动角。重复3次，计算平均值来保证接触角的准确性。为了进一步检验低温润湿性，在-18℃条件下放置样品和去离子水，直到去离子水变成过冷。然后，我们尝试通过在不同样品的表面喷洒过冷的水滴来模拟冻雨的条件。使用高速的相机拍摄，快速比较这些样品的不同润湿性。KRÜ SS DSA100接触角分析仪TC40温控腔箱：温控范围-30℃到160°C结论与讨论表面形貌在本节中，我们通过三种不同的处理方法构建了三个超疏水结构表面，目的是分析和研究表面形貌、润湿性和抗冰性能之间的相关性。此外，我们还制备了一个光滑的疏水铝表面作为标准对照，并与三种超疏水表面的抗冰性能进行了比较。三种结构形态的FESEM图像如图1所示。四种类型的表面处理如下：使用FAS-17改性的铝衬底表面（样品1），带有微坑结构FAS-17改性的铝衬底表面（样品2），带有纳米片FAS-17改性的铝衬底表面（样品3），具有分层结构（微坑规则阵列和纳米片）FAS-17改性的铝衬底表面（样品4）。 图1. 通过三种不同的处理获得的分层形态的扫描电镜图像：(a)微坑结构表面（样品2）；(b)纳米片结构表面（样品3）；(c)微/纳米分层结构表面（样品4）。常温和低温下的润湿性测试如图2所示，通过比较相同样品FAS-17修饰前后的接触角，改性后样品疏水性大幅提高。在光滑的衬底表面（样品1），通过降低表面自由能，液滴接触角可以增加到大约120°。这也证明了通过引入规则排列的CF3基团可以建立超疏水表面，此时表面能最低，为6.7 mJ/m2。样品3和样品4具有良好的超疏水性，使得水滴很容易从这些表面滚落，这可以用Cassie-Baxter模型来详细解释，说明表面的微观结构在提高超疏水性方面起着关键作用。超疏水纳米分层结构表面（样品4）具有较高的非润湿性，接触角高达约173°，滚动角仅仅为4.5°。与其他单结构表面相比，纳米片-微坑分层结构表面的超疏水性优于任何单结构表面，微尺度和纳米尺度结构的结合明显地捕获了更多的空气，导致在液滴下存在一个由无数空气袋构成的密封空气层。 图2. FAS-17改性前后4种表面结果的接触角和滚动角考虑到飞机的实际使用条件，将过冷水滴喷洒在低温下的测试超疏水性和防冰性能，结果表明，样品3和样品4可以防止过冷水滴的积累，表现出良好的超疏水性。相反，喷在样品1和样品2上的过冷水滴则表现出一定程度的亲水性。显然，研究结果证明，具有微/纳米结构的超疏水表面有效地排斥了被喷洒的冷冻水。结论综上所述，我们结合光刻工艺和化学蚀刻方法，巧妙地设计和制备了一种具有抗冰性能的超疏水分层结构表面。超疏水表面比其他单结构表面具有更强的非润湿性，并且具有优异的防冰性能，防止了过冷水滴的积累。因此，具有微/纳米结构的超疏水表面在航空工业中更具有作为飞机防冰材料的潜力。本文有删减，详细请参考原文。G.Wang, Y. Shen, J. Tao, X. Luo, L. Zhang and Y. Xia, Fabrication of a superhydrophobic surface with a hierarchical nanoflake–micropit structure and its anti-icing properties, RSC Adv., 2017, 7, 9981DOI: 10.1039/C6RA28298A

p style="text-align: justify text-indent: 2em "当今世界，为了解决能源短缺、环境污染日益严重以及人们日益增长的能源需求等问题，对洁净新能源和可再生能源的开发成为21世纪人类面临的首要任务。氢气作为一种清洁、安全、高效、可再生的能源，是人类摆脱对“三大能源”依赖的最经济、最有效的替代能源之一。strong我国正在大力发展氢能事业，2019年年初，氢能源被首次写入《政府工作报告》中，同时，各地方政府也都出台了一些相应的政策，以扶持当地的氢能产业的发展。/strong/pp style="text-align: justify text-indent: 2em "氢能目前最具潜力的应用领域莫过于燃料电池，而strong氢气的质量对燃料电池的寿命、效率等性能起到了至关重要的作用，多个国家已经制定了燃料电池氢气的相关标准，我国也成立了相应的工作组正在主持制修订相关标准/strong。近日，在第六届岛津化工论坛上，中国测试技术研究院（以下简称为“中测院”）与岛津正式签署了合作协议，成立了合作实验室。仪式上，strong仪器信息网特别采访了“全国气体标准化技术委员会气体分析分技术委员会氢能与燃料电池分析方法标准制定工作组”的负责人——中国测试技术研究院化学研究所副所长潘义/strongstrong，请他谈谈目前国内氢能的发展状况及国家氢气质量分析方法标准的一些进展。/strong/pp style="text-align: center text-indent: 0em "strong/strong/pp style="text-align: center"img style="max-width: 100% max-height: 100% width: 600px height: 400px " src="https://img1.17img.cn/17img/images/202001/uepic/33cefe88-aaf0-4838-ba11-a0efa0c93000.jpg" title="panyi caifang.jpg" alt="panyi caifang.jpg" width="600" height="400" border="0" vspace="0"//pp style="text-align: center text-indent: 0em "strong中国测试技术研究院 化学研究所副所长 潘义/strongbr//pp style="text-align: justify text-indent: 2em "中国测试技术研究院是一所集法定计量技术机构、第三方校准与检验检测机构、测试技术与标准研究机构三位一体的综合性国家级研究院。据潘义介绍：中测院始建于1965年，其前身是中国计量科学研究院分院，1980年与西南国家计量测试中心、四川省计量测试所合并，更名为国家计量局成都计量测试研究院，同年迁址成都。1986年经原国家计量局正式批准更名为中国测试技术研究院。2000年由原国家质量监督检验检疫总局移交四川省人民政府实行属地管理，为省政府直属公益类科研事业单位。/pp style="text-align: justify text-indent: 2em "作为秘书处单位,中测院组建了全国机动车运行安全技术检测设备标准化技术委员会（SAC/TC364）、全国生化检测标准化技术委员会(SAC/TC387)、全国气体标准化技术委员会气体分析分技术委员会氢能与燃料电池分析方法标准制定工作组（SAC/TC206/SC1/WG1），一直致力于气体分析测试领域相关的标准化工作，主持和参与起草了多项国家标准、环境行业以及天然气行业相关国家标准，并参与国际标准化组织（ISO）下属的ISO/TC158 Analysis of gases技术对接及ISO国际标准起草工作。/pp style="text-align: justify text-indent: 2em "中测院拥有科研实力雄厚的科研团队，紧密贴近产业急需的测试与标准技术问题，积极开展“国家化学标准物质”研究工作，取得了丰硕的成果，广泛应用并满足环境监测、石油化工、公共安全、公平贸易、仪器研发等领域企事业单位的需求。/pp style="text-align: justify text-indent: 2em "span style="font-family: 黑体, SimHei font-size: 20px "strong国内起步较晚/strong/span/pp style="text-align: justify text-indent: 2em "2019年是中国氢能飞速发展的一年，但目前中国氢能产业的发展还远落后于国外发达国家。潘义介绍说，strong氢燃料电池技术已经成为全球能源技术革命的一个重要方向，许多国家也将该技术作为未来能源战略的重要组成部分。/strong日本非常重视氢能产业的发展，想以此解决其部分能源问题；德国也在大力发展氢能，目标是确保德国赢得在氢技术领域的全球领袖地位，并将氢能作为整个国家的能源发展方向之一；而美国开始研究时间较早，但前期不是非常重视，现在也在加快速度发展氢能燃料电池技术。/pp style="text-align: justify text-indent: 2em "车载氢能燃料电池是目前氢能较有前景的应用领域，经过数十年研究已经逐渐发展起来。国内在此领域发展较晚，strong近年来，多家汽车企业启动了相关研发，广东佛山地区在此领域发展较快，四川成都紧随其后，目前研究重点集中在大、中型客车和城市物流车，已经初步实现了商用/strong；氢能家庭汽车还处于实验阶段，国内目前没有正式上路的车型。国外一些汽车企业的氢能家庭汽车早已上路，如丰田等。/pp style="text-align: justify text-indent: 2em "虽然目前氢能汽车发展如火如荼，但潘义也说道：氢能汽车也有其局限性，strong如果未来氢能家庭汽车可以实现量产，也无法很快完全替代电动汽车与燃油汽车，极有可能在一段时间内呈“三分天下”的局势。/strong/pp style="text-align: justify text-indent: 2em "span style="font-family: 黑体, SimHei font-size: 20px "strong标准推动发展/strong/span/pp style="text-align: justify text-indent: 2em "在氢能燃料电池发展中存在很多问题，有很大一部分来源于氢气的标准。氢气作为氢能燃料电池的能量来源，其纯度及杂质含量都极大的影响着电池的性能，需要对其中各项杂质的含量进行限定。strong我国工业氢气的产品标准《GB/T 3634.2-2011氢气 第2部分：纯氢、高纯氢和超纯氢》中对总烃、总硫、甲醛、甲酸、氨、总卤化物、颗粒物浓度等参数都没有规定，如果其中某项参数过高，都会对燃料电池的整体性能造成影响/strong。/pp style="text-align: justify text-indent: 2em "而目前国内燃料电池用氢气的质量标准依据的是《GB/T 37244-2018 质子交换膜燃料电池汽车用燃料 氢气》，该标准是从ISO 14687-2转化而来。国际标准化组织氢能技术委员会（ISO/TC 197 Hydrogen technologies）在2019年底推出的最新标准ISO 14687中，对参数和限量值做了稍许调整，相信国内相应的标委会也会很快对GB/T 37244进行进一步修订。/pp style="text-align: justify text-indent: 2em "strongGB/T 37244 中明确规定了氢气15个指标的具体要求，/strong包含氢气纯度（摩尔分数）、非氢气体总量、水、总烃（按甲烷计）、氧、氦、总氮和氩、二氧化碳、一氧化碳、总硫（按H2S计）、甲醛、甲酸、氨、总卤化合物（按卤离子计）和最大颗粒物浓度。其中，总硫含量要求不超过4 ppb，标准非常严格。GB/T 37244标准中针对这些参数规定了明确的限量值，strong但是并没有对各参数的检测方法进行研究，目前所引用的分析方法标准并不全部适用于燃料电池用氢气的杂质分析。/strong/pp style="text-align: justify text-indent: 2em "在国际上，国际标准化组织气体分析技术委员会(ISO/TC 158 Analysis of gases)与国际标准化组织氢能技术委员会（ISO/TC 197 Hydrogen technologies）专门成立了联合工作组“JWG 7 Hydrogen Fuel Analytical Methods”从事氢燃料分析方法研究。据潘义介绍，为顺应国家氢能产业战略布局，解决氢气品质分析技术瓶颈问题，健全我国氢能与燃料电池氢气品质分析方法标准体系，中测院化学所负责筹建了“氢能与燃料电池分析方法标准制定工作组”。该工作组由全国气体标准化技术委员会气体分析分技术委员会（SAC/TC 206/SC 1）管理，工作组编号为SAC/TC 206/SC 1/WG 1，对口国际标准化组织“ISO/TC 158/JWG 7 Hydrogen Fuel Analytical Methods”，负责氢能与燃料电池领域气体分析方法相关标准的制修订工作。工作组于2019年3月7日批准成立之后，4月7日在成都顺利召开工作组启动会，并成立了“氢气品质分析与标准研究实验室”，积极开展相关分析方法标准研究工作，目前已在气体标准物质、稀释装置、高压氢气取样、氢中痕量总硫分析、无机多组分气体分析等方面取得初步进展，其他参数的分析方法研究工作也在逐步推进中。/pp style="text-align: justify text-indent: 2em "strong目前的标准虽然对各项指标都有详细的规范，但却存在一个问题。潘义解释说，氢气的来源直接影响了氢气中杂质的含量，/strong通过电解水制得的氢气纯净度就很高，而通过天然气制得的氢气烃类物质就会较多，各个地区会根据当地的实际情况选择制氢的方式。strong对于加氢站来说，目前无论氢气来源如何，所有的氢气都需要进行全部项目的检测，这无形之中造成了检测资源的浪费，加氢站也需要投入更多的成本用于氢气的检测。/strong/pp style="text-align: justify text-indent: 2em "潘义讲，氢能的产业规模很大，且非常有前景，眼下各地区加氢站对检测都有很大的需求，急需合适的检测方法。strong“氢能与燃料电池分析方法标准制定工作组”的工作任务首先是针对ISO 14687的要求，建立一套适用于燃料电池用氢气中各种杂质的取样方法和分析方法，形成国家标准；本着经济适用和分析结果准确可靠的原则，每个参数会争取形成几种不同原理的标准，用户可根据自身的需求进行选择。/strong这些成果都将服务于整个氢能与燃料电池产业的发展需求，并争取在标准化方面与ISO相应的工作组接轨和推广，提升中国的国际影响力。/pp style="text-align: justify text-indent: 2em "span style="font-family: 黑体, SimHei font-size: 20px "strong合作推动产业/strong/span/pp style="text-align: justify text-indent: 2em "谈到此次与岛津成立合作实验室，潘义表示，与岛津公司成立“气体分析标准化及解决方案示范应用实验室”，是基于中测院和岛津公司前期良好的合作基础。中测院在环境监测、工业气体、氢能源、天然气化工、煤化工等领域具有多年的研究基础，技术沉淀深厚，研究并建立了许多产业急需的分析方法及解决方案。中测院将以合作实验室的组建为契机，通过双方的共同努力，将实验室建设成为开展气体分析测试领域关键技术攻关的研发基地、成为气体分析测试成果孵化和转化示范应用基地，把实验室建设成为本领域技术集成和技术辐射的公共技术服务平台，为推动气体分析领域的科技进步和事业发展作出更新、更大的贡献。/pp style="text-align: center text-indent: 0em "strong/strong/pp style="text-align: center"img style="max-width: 100% max-height: 100% width: 500px height: 499px " src="https://img1.17img.cn/17img/images/202001/uepic/0bbb03d5-721f-44c4-a229-fc8e70e29a85.jpg" title="jiepai.jpg" alt="jiepai.jpg" width="500" height="499" border="0" vspace="0"//pp style="text-align: center text-indent: 0em "strong合作实验室揭牌仪式/strongbr//pp style="text-align: justify text-indent: 2em "同时，联合实验室的研究成果可直接应用于环境空气监测和化工生产，有助于提升我国环境监测数据质量和气体化工的生产工艺水平，促进产业转型升级。同时联合实验室将关注前沿产业的气体分析技术，如氢燃料品质分析，相关研究成果将有力支撑我国氢能产业快速发展，协助提升我国氢能产品质量水平，占据产业链上游。/pp style="text-align: justify text-indent: 2em "br//pp style="text-align: justify text-indent: 2em "strong相关阅读：/stronga href="https://www.instrument.com.cn/news/20191220/519287.shtml" target="_blank"strongspan style="color: rgb(84, 141, 212) "第六届岛津化工论坛暨中测院合作实验室签约仪式成功举办/span/strong/a/pp style="text-align: justify text-indent: 2em "br//pp style="text-align: center "img style="max-width:100% max-height:100% " src="https://img1.17img.cn/17img/images/202001/uepic/89dd12b5-a5fb-4930-b682-43e1597516ca.jpg" title="仪器经理人.jpg" alt="仪器经理人.jpg"//p

1. 文章信息标题：Onion-ring-like g-C3N4 modified with Bi3TaO7 quantum dots: A novel 0D/3D S-scheme heterojunction for enhanced photocatalytic hydrogen production under visible light irradiation中文标题： 钽酸铋量子点修饰洋葱圈结构的石墨相氮化碳的S型异质结构的光催化析氢性能 页码：958-968 DOI： 10.1016/j.renene.2021.11.030 2. 期刊信息期刊名：Renewable EnergyISSN： 0960-1481 2022年影响因子： 8.634 分区信息： 中科院一区；JCR分区（Q1） 涉及研究方向： 工程技术，能源与燃料，绿色可持续发展技术 3. 作者信息：第一作者是 施伟龙（江苏科技大学）、孙苇（北华大学）（共同一作）。通讯作者为 林雪（北华大学），郭峰（江苏科技大学），洪远志（北华大学）。4. 光催化活性评价系统型号：北京中教金源（CEL-PAEM-D8，Beijing China Education Au-Light Co., Ltd.）；气相色谱型号：北京中教金源（GC7920，Beijing China Education Au-Light Co., Ltd.）。本工作利用SiO2微米球为硬模板和三聚氰胺为前驱体，通过空气化学气相沉积 （CVD）方法合成洋葱圈状结构的g-C3N4（OR-CN），且基于溶剂热法与0D Bi3TaO7量子点（BTO QDs）复合，形成0D BTO QDs/3D OR-CN S型异质结复合物光催化剂，在λ 420 nm的可见光驱动下，讨论了不同质量比的BTO/OR-CN化合物催化剂在2小时内的析氢性能。其中，0.3wt% BTO/OR-CN样品赋予了最佳的光催化析氢速率为4891 μmol g-1，且在420 nm处的表观量子产率（AQY）为4.1%，约是相同条件下的OR-CN的3倍。其增强的光催化活性归因于0D BTO量子点与OR-CN之间形成了S型异质结，有助于促进光生电荷载流子的分散，且增强了可见光吸收强度，此外，通过4次循环实验，发现0D BTO QDs/3D OR-CN S型异质结复合物光催化剂具有优异的稳定性，有应用前景。图1. 制备BTO/OR-CN化合物的实验过程如图1所示，BTO/OR-CN的制备是通过加入0.2 g的OR-CN在BTO的合成过程中，合成的样品命名为xBTO/OR-CN，其中x代表BTO在化合物中的质量比，分别为0.1%，0.3%，0.5%，1.0%。此外，为了比较，合成了块体g-C3N4（B-CN）和0.3%BTO/B-CN复合物，B-CN的合成是通过一步煅烧3 g三聚氰胺，550 °C加热4小时，升温速率为2.3 °C/min，从而得到黄色的产物。0.3% BTO/B-CN复合物的合成类似于0.3% BTO/OR-CN复合物的合成过程，仅仅用B-CN代替OR-CN。图2. BTO、OR-CN和不同复合物的XRD图如图2示，OR-CN、BTO以及不同质量比的BTO/OR-CN化合物（0.1%、0.3%、0.5%和1.0%）的XRD图表征晶体结构和结晶度。对于BTO样品，2θ在28.2°、32.7°、46.9°和58.4°属于Bi3TaO7的（111）、（200）、（220）和（222）面（JCPDS:44-0202）。OR-CN拥有两个衍射峰在13.1°（100）和27.4°（002），分别归因于芳香单元的层内结构堆积基序和层间堆积基序。至于BTO/OR-CN化合物，引入BTO没有影响OR-CN的相结构，当负载0.1%、0.3%、0.5%和1.0%的BTO在OR-CN上，很难发现额外的BTO特征峰，这很可能是因为少量的BTO QDs。图3. OR-CN的SEM图（a）0.3% BTO/OR-CN复合材料的SEM图（b）TEM图（c）HRTEM图（d）和EDX图（e）如图3所示，通过扫描电子显微镜（SEM）和透射电子显微镜（TEM）分析制备的样品的结构和形貌。OR-CN样品呈现了洋葱圈形状，尺寸大约在150-200 nm。负载BTO QDs在OR-CN的表面上形成BTO/OR-CN复合物之后，OR-CN的洋葱圈结构没有改变，但表面变得更粗糙。为了进一步清晰地观察BTO/OR-CN化合物，0.3%BTO/OR-CN的TEM图展现了BTO QDs均匀地分布在OR-CN表面上且与OR-CN底物亲密的接触，这有助于电荷的分散和转移。同时，化合物的高分辨透射图（HRTEM）反映了BTO和OR-CN之间有好的界面接触，其中，晶格间距为0.27 nm与Bi3TaO7晶格面（200）相匹配。展现了成功地构造了0D/3D BTO/OR-CN异质结催化剂。0.3%BTO/OR-CN的EDX图揭示了C，N，Bi，Ta，O元素的存在，进一步证实BTO QDs锚定在OR-CN的表面上。图4. 光催化产氢（a）析氢速率（b）B-CN、OR-CN、及其0.3%化合物光催化产氢（c）析氢速率（d）循环实验（e）循环实验前后的XRD图（f）如图4所示，以300 W的氙灯作为光源（λ 420 nm），研究了制备的样品的光催化析氢活性。结果表明制备的BTO样品几乎不产氢，而OR-CN在2小时辐照过程中产生了相对较低的氢气，约为1736 μmol g-1，这是由于BTO对可见光的吸收较低和电子-空穴的快速重组所致。当耦合OR-CN和BTO之后，光催化析氢活性显著的增强，其中，最佳的0.3% BTO/OR-CN复合材料展现了析氢量大约是4891 μmol g-1，是单组分OR-CN样品的3倍左右。同时，0.3% BTO/OR-CN异质结光催化剂在420 nm波长表现出较高的表观量子产率（AQY）为4.11%。当BTO QDs的加入量从0.1%增加到1.0%时，光催化析氢性能呈现出先增后减的趋势，其中，最优的0.3% BTO/OR-CN样品的光催化性能优于其他复合样品，这是因为构建了S型异质结，加速了光生电荷的传输和分布。此外，在OR-CN上引入BTO QDs可以增加比表面积、提供更多的活性位点、增强光响应强度和延长光诱导电荷寿命。随着进一步增加BTO QDs的量，光催化产氢速率减小，这是因为过量的BTO QDs负载在OR-CN表面可能会影响BTO QDs的分散，且由于屏蔽效应阻碍OR-CN的光吸收效率。因此，负载合适量的BTO QDs有利于光催化产氢。此外，最优样0.3% BTO/OR-CN的产氢速率为2445.5 μmol g-1。为了比较，还合成了0.3%BTO/OR-CN复合物，制备的样品的析氢量和析氢速率的排序：0.3%BTO/OR-CNOR-CN0.3%BTO/B-CNB-CN，这表明CN的洋葱圈结构和化合物的异质结界面有利于提高光催化活性。经过四次循环实验，可以清晰地发现光催化析氢有轻微的降低。同时，XRD图也用于评价样品的稳定性，循环前后的XRD图没有发生改变。这些结果展现了制备的 BTO/OR-CN样品拥有优异的稳定性和光催化析氢活性。图5. MS图（a和b）S型异质结机理（c）BTO/OR-CN复合物光催化析氢中光生电荷分离转移机理（d）利用Mott-Schottky（MS）图确定OR-CN和BTO的能带结构。OR-CN和BTO样品的质谱图在1000、2000和3000 Hz处呈现正斜率，说明OR-CN和BTO具有典型的n型半导体特征。OR-CN和BTO在接触前的带位置存在偏差，OR-CN是一种费米能级较高的还原型光催化剂，而BTO是一种费米能级较低的氧化型光催化剂。此外，通过紫外光电子能谱（UPS）计算了OR-CN 和BTO的功函数，分析了界面电荷转移过程。确定OR-CN和BTO样品的二次电子截止边的结合能（Ecut-off）分别为16.921 eV和16.054 eV。然后，BTO和OR-CN在黑暗中密切接触后，OR-CN的CB上的电子自发地流向BTO，直到二者的费米能级达到相同水平。因此，OR-CN组分失去电子并携带正电荷，导致OR-CN的CB边缘向上弯曲，同时，BTO组分得到电子，电子在其CB上积聚，BTO带负电荷，导致CB边缘向下弯曲，从而，OR-CN和BTO界面形成内部电场。在可见光的照射下，电子在内部电场和库伦相互作用的驱动下由BTO的CB转移到OR-CN的VB上与空穴复合，此外，保留在OR-CN的CB上的电子和BTO的VB上的空穴将分别参与光催化氧化还原反应。基于以上的分析，提出了BTO/OR-CN光催化反应的可能的S型机理，在可见光的照射下，BTO和OR-CN中价带（VB）上的电子跃迁到导带（CB）上，价带上形成空穴，BTO导带上的电子可以转移到OR-CN的价带上并与空穴结合。由于OR-CN导带的电势比H+/H2（0 eV vs. NHE）更负，所以，H2O分子可以与电子反应生成H2。用三乙醇胺（TEOA）猝灭BTO价带上积累的空穴。