氢气是一种理想的二次能源，根据质量的不同，任何其他燃料在燃烧过程中释放的能量都低于氢释放的能量，CH4、汽油和煤的单位质量热值预计分别比H2低2.4、2.8和4倍。目前氢燃料电池已经少量应用于汽车领域，而且随着该产业的持续研究，在未来的人类生活中将会广泛应用。目前世界商用氢气的48%来自于化石燃料的裂解，醇类裂解制取的氢气占比30%，焦炉气制取氢气占18%，另外4%来自于电解水。日本由于化石燃料的匮乏以及环保水平较高，氢气的制取大部分来自于电解水，而我国化石能源充足，氢气大部分来自天然气的裂解和煤炉气的重整。地球上氢元素含量高，却大多以水的形式存在，难以直接利用。探索低成本、高效率、高纯度的大规模工业化制氢技术成为构建“氢社会”的基础。基于此本文对制氢领域取得的最新研究进展进行系统介绍。

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1、氢气制备现状

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目前，工业上常见的制氢的方法按照原料分类，可以将其分为：水分解制氢、有机物分解制氢、NH3分解、生物质制氢和硼氢化物催化水解制氢。

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1.1 水分解制氢

水作为地球上最常见的资源，所蕴含的氢能不可估量，假如人类能够通过水来获取氢气，效益将是巨大的。根据制取方法不同，大致分为光催化水分解、电解水或电解海水等方法。

1972年Fujishima和Honda首先报道了TiO2半导体在光照条件下产生H2这一现象，而光催化效率经过数十年的研究得到了显著改善，但目前该技术的效率和稳定性依然无法满足工业化生产的标准，并且很少有人致力于研究可大规模的光催化制氢系统。常见的光催化水制氢的方法包括光电化学池、光助络合催化和半导体光催化。光催化水分解制氢的原理如图1所示，主是光照射到催化剂上发生诱导效应，由于光的能量大于催化剂禁带的禁阻，价带中的电子跃迁至导带，产生电荷，在价带中产生空穴，电荷参加还原反应生成氢气，空穴参加氧化反应生成氧气。光电化学电池法和光络合催化法是主要是吸收太阳光中的紫外光，但两者不同的是后者借助光敏剂可以提高对紫外光的吸收率，效率比光电化学电池法高出7%。这两种催化剂的价带过宽，只对紫外光产生响应，但太阳光中紫外光仅占3%，因此单靠这两种方法无法实现大规模的光催化制氢。半导体光催化主要因为其催化剂（包括：过渡金属氧化物、硫化物、氮化物、层状金属氧化物、复合层状物）价带低，尤其是某些非金属改性半导体（主要掺入N、F、C、S的阴离子）催化剂，可以显著降低其价带，扩展吸收光进入可见光范围内。邹松华等对TiO2半导体进行C修饰，对可见光的响应更强，提高了光子利用率和催化效率，是一种较为实用的方法。