2025年大學(xué)《化學(xué)》專業(yè)題庫(kù)——光催化氫生產(chǎn)機(jī)理及催化劑設(shè)計(jì)考試時(shí)間：______分鐘總分：______分姓名：______一、選擇題（每題2分，共20分。請(qǐng)將正確選項(xiàng)的字母填在括號(hào)內(nèi)。）1.下列哪種物質(zhì)不屬于常用的光催化劑？A.TiO2B.CdSC.MoS2D.C602.光催化反應(yīng)中，光生電子-空穴對(duì)分離的主要障礙是：A.光照強(qiáng)度不足B.半導(dǎo)體帶隙過大C.能量轉(zhuǎn)移效率低D.擴(kuò)散路徑過長(zhǎng)3.下列哪種方法不屬于提高光生載流子分離效率的途徑？A.構(gòu)建異質(zhì)結(jié)B.優(yōu)化半導(dǎo)體能帶結(jié)構(gòu)C.增加催化劑表面積D.降低光照強(qiáng)度4.在光催化水分解反應(yīng)中，產(chǎn)生O2的中間體是：A.HO2?B.O??2C.O?D.HO?5.下列哪種材料不屬于常見的光催化劑載體？A.SiO2B.Al2O3C.CNTsD.K2CO36.下列哪種方法不屬于光催化劑的制備方法？A.溶膠-凝膠法B.水熱法C.噴霧熱解法D.沉淀法7.下列哪種因素不屬于影響光催化活性的因素？A.光催化劑的能帶結(jié)構(gòu)B.光照強(qiáng)度C.反應(yīng)溫度D.產(chǎn)物濃度8.下列哪種物質(zhì)不屬于常用的助催化劑？A.PtB.RuC.CoD.Fe2O39.下列哪種說法不正確？A.光催化反應(yīng)通常需要在光照條件下進(jìn)行B.光催化反應(yīng)不需要任何催化劑C.光催化反應(yīng)可以實(shí)現(xiàn)水分解D.光催化反應(yīng)可以產(chǎn)生氫氣10.下列哪種能源不屬于可再生能源？A.太陽(yáng)能B.風(fēng)能C.水能D.煤炭二、填空題（每空1分，共20分。請(qǐng)將答案填在橫線上。）1.光催化反應(yīng)通常發(fā)生在______和______的界面處。2.光生電子-空穴對(duì)復(fù)合的主要途徑有______、______和______。3.提高光催化選擇性的主要途徑有______、______和______。4.常用的光催化劑表征方法有______、______、______和______。5.光催化反應(yīng)的動(dòng)力學(xué)研究通常關(guān)注______、______和______等參數(shù)。6.常用的光催化劑制備方法包括______、______、______和______等。7.光催化反應(yīng)的效率通常用______和______來衡量。8.常用的助催化劑包括______、______和______等。9.光催化水分解反應(yīng)可以分為______和______兩種類型。10.光催化氫生產(chǎn)面臨的主要挑戰(zhàn)包括______、______和______等。三、簡(jiǎn)答題（每題5分，共20分。請(qǐng)簡(jiǎn)要回答下列問題。）1.簡(jiǎn)述光催化反應(yīng)的基本過程。2.簡(jiǎn)述異質(zhì)結(jié)提高光生載流子分離效率的原理。3.簡(jiǎn)述光催化劑制備過程中，溶劑選擇的影響因素。4.簡(jiǎn)述光催化反應(yīng)中，產(chǎn)物的脫附機(jī)制。四、論述題（每題10分，共20分。請(qǐng)?jiān)敿?xì)回答下列問題。）1.論述光催化劑的能帶結(jié)構(gòu)對(duì)其催化性能的影響。2.論述如何通過調(diào)控光催化劑的結(jié)構(gòu)和形貌來提高其催化性能。試卷答案一、選擇題1.D2.B3.D4.C5.D6.D7.D8.D9.B10.D二、填空題1.光催化劑；反應(yīng)物2.重組；陷阱捕獲；復(fù)合3.調(diào)控能帶結(jié)構(gòu)；改變反應(yīng)路徑；使用助催化劑4.X射線衍射；紫外-可見吸收光譜；光電子能譜；掃描電子顯微鏡5.反應(yīng)速率；選擇性；量子效率6.溶膠-凝膠法；水熱法；沉淀法；噴霧熱解法7.量子效率；轉(zhuǎn)換頻率8.Pt；Ru；Co9.光解水；光電化學(xué)水分解10.光照強(qiáng)度；催化劑活性；產(chǎn)物分離三、簡(jiǎn)答題1.光催化劑吸收光能產(chǎn)生光生電子-空穴對(duì)，光生載流子在勢(shì)壘區(qū)分離并擴(kuò)散到材料表面，與吸附在表面的反應(yīng)物發(fā)生氧化還原反應(yīng)，最終生成產(chǎn)物，并釋放熱量。2.異質(zhì)結(jié)具有不同的能帶結(jié)構(gòu)，形成內(nèi)建電場(chǎng)，該電場(chǎng)可以有效地將光生電子和空穴分別驅(qū)趕到不同的半導(dǎo)體制帶上，從而降低復(fù)合率，提高分離效率。3.溶劑的選擇會(huì)影響溶質(zhì)的溶解度、反應(yīng)物的擴(kuò)散速率、產(chǎn)物的穩(wěn)定性以及最終產(chǎn)物的形貌和結(jié)構(gòu)。常用的溶劑包括水、乙醇、丙酮等。4.產(chǎn)物脫附是指反應(yīng)生成的產(chǎn)物從催化劑表面脫離的過程。高效的產(chǎn)物脫附可以提高反應(yīng)的周轉(zhuǎn)頻率，避免產(chǎn)物在表面的積累，從而提高反應(yīng)的催化活性。四、論述題1.光催化劑的能帶結(jié)構(gòu)決定了其光吸收范圍、光生載流子的能量以及表面氧化還原電位。合適的能帶結(jié)構(gòu)可以使催化劑吸收可見光，產(chǎn)生足夠高的光生載流子能量，并與反應(yīng)物的氧化還原電位匹配，從而實(shí)現(xiàn)高效的催化反應(yīng)。通過摻雜、復(fù)合、表面改性等方法可以調(diào)控光催化劑的能帶結(jié)構(gòu)，提高其催化性能。2.通過調(diào)控光催化劑的結(jié)構(gòu)和形貌可以影響其比表面積、光吸收能力、電子傳輸速率以及表面活性位點(diǎn)數(shù)量等，從而提高其催化