专利名称：使用硅化物从水中制备氢和氧和其储存的制作方法
技术领域：
本发明涉及光和热化学生产/制备氬和/或氧的方法，其中使水和硅 化物和类硅化物组成和/或其氧化物进行接触。技术背景已经公开了几种借助于金属催化剂对水进行氧化和/或还原以产 生氢和氧的方法。迄今使用的用于这个目的的催化剂是镧系类型的光催化剂，例如NaTa03: La,基于稀土金属的催化剂，例如R2Ti207(R -Y、稀土)或放置于所谓串连单元(tandem cell)中的由Ti()2获得的 半导体材料。特别的，在这些方法中，没有提及使用硅化物和类硅化 物的组成和/或其氧化物用于标题的应用。从水中制备氢和氧的过程包括使用半导体和光的还原和/或氧化 过程。这些方法通称为水分解过程。迄今公开的方法使用UV光。尽 管在一些情况下，观察到显著量的氢和氧析出，但照射条件并不适于 太阳能应用。此外，催化剂的制备是费力的，需要不经济的高温，使 用非常高纯度的昂贵材料。此外，这些方法需要非常高纯度的水，即 三次蒸馏水。这些事例中并没有给出关于包括对于催化剂稳定性结论 在内的较长时间应用的指示。发明内容因此，本发明的主题是用于光和热化学生产/制备氢和/或氧的方 法，其中使水与硅化物和类硅化物组成和/或其氧化物进行接触，即所 有含硅组成和其氧化物并分子式为RSixOy，其中R表示纯的或混合的 有机、金属、有机金属和/或生物化学衍生的残基和/或无机残基，Si是硅，特别是XX)的硅化物部分(moiety)和O是氧，特别是Y0。 在这些组成中，硅化物部分在硅上呈现特征性的高电子密度。在这些 前述使用或不使用光进行的过程中，硅化物和类硅化物组成和/或其氧 化物能进行催化反应。然而，通过照射反应，观察到气体析出增加， 特别是应用人造光及阳光时。较高反应温度通常有助于这些过程。硅 化物和类似硅化物的组成和/或其氧化物多为半导体类型的材料。此 外，这些组成能可逆地存储/释放和/或吸附/脱附氢和氧，其中氧存储/ 释放和/或吸附/脱附是有利的，但能与氬存储/吸附和脱附/释放同时发 生。能在室温或更高温度进行氢和氧的释放/脱附，特别是涉及氢的过此外:发现将染料例如二萘嵌苯、二萘嵌;染料和二萘嵌苯同类物/类似物偶合/配合/附着/结合到硅化物和类硅化物组成和/或其氧化 物上有利于光吸收，因此有利于硅化物和类硅化物组成和/或其氧化物 的反应性。此外，发现使用硅化物和类硅化物组成和/或其氧化物用于水还原 和/或氧化以分别产生氢和/或氧目的的反应，能通过使用固定形式的硅 化物和类硅化物组成和/或其氧化物进行，即，当这些组成附着/固定到 或在聚合物表面或材料中，及附着/固定到或在玻璃或类似玻璃的材料 中时，特别是当聚合物和/或类似玻璃的材料导电时。此外，发现当这些組成固定时，即当这些材料附着/固定到或在聚 合物表面和/或玻璃和/或类似玻璃的材料中时，使用硅化物和类硅化物 组成和/或其氧化物的氢和/或氧的存储/释放和/或吸附/脱附，可在过程 中使用光或不使用光来进行。此外，迄今在文献中并没有描述其中氧转变为式On(I^3)的聚氧 和/或式1120 (11>2)的聚过氧化氢(hydrogenpolyperoxides )并包括逆 反应以再次形成氧的过程，但在此已实验性地发现；基于计算的理论 研究预测到浅能最小值，因此可预测气相中低到可疑的聚氧和聚过氧 化氢的稳定性。然而，聚氧和聚过氧化氢按经验的稳定性似乎归因于 溶液中和/或通过金属的稳定化作用。
具体实施方式
令人惊讶的，现在已经发现能通过使用硅化物、类硅化物组成、 金属硅化物和非金属硅化物例如硅化硼、硅化碳和硅化氮避免这些缺点，即所有含硅组成并分子式为RSixOy，其中R表示有机、金属、有 机金属或无机残基，Si是硅，特别是XX)的硅化物部分，O是氧特别 是Y O(这种硅化物类型组成的整体在下文中命名为硅化物和类硅化物 组成和/或其氧化物)。在这些组成中，硅化物部分在硅上呈现特征性的 高电子密度，即高于原硅原子的电子密度。非金属硅化物例如硅化硼、硅化碳和硅化氮也分别称为硼化硅、 碳化硅和氮化硅。硅化物、类硅化物组成、金属硅化物和非金属硅化物的实例是式 RSixOy的硅化物，其中R表示有机、金属、有机金属、生物化学衍生 的和/或无机残基，Si是硅，特别是X>0的硅化物部分，O是氧特别 是Y 0，其中R可选自锂、铍、钠、钾、钙、铜、锌、铑、钪、缺、 镓、硒、铑、钯、镉、铅、锇、锑、铱、钨、锡、锶、钡、钛、镍、 铁、铊、硼、钴、铂、锰、钛、硅、碳、纳米管形式的碳、铱、钼、 氮、锆、钽、钒、铬、银、金、镧系元素、锕系元素、有机残基例如 染料即二萘嵌苯、烷氧基残基和/或这些残基R的氧化物及这些残基R 的混合物。选择的实例为钛硅化物(TiSi2、 Ti5Si3)、镍硅化物(NhSi)、 铁硅化物(FeSi2、 FeSi)、铊硅化物(ThSi2)、硅化硼或也称为四硼化硅 (B4Si)、钴硅化物(CoSh)、铂硅化物(PtSi、 Pt2Si)、锰硅化物(MnSi2)、 钛碳硅化物(Ti3C2Si)、硅化碳/聚硅化碳或也称为碳化硅/聚碳化硅(CSi/ 聚-CSi或SiC/聚-SiC)、铱硅化物(IrSh)、硅化氮或也称为氮化硅 (N4Si3)、锆硅化物(ZrSi》、钽硅化物(TaSb)、钒硅化物(V2Si)或铬硅化 物(CrSi2)和/或其氧化物，二萘嵌苯钛或钒硅化物、曱氧基或乙氧基钛 或钒或铁硅化物和其氧化物。硅化物和类硅化物组成和/或其氧化物是便宜的、大量的并且迄今 并没有对涉及本标题的应用提出权利要求。它们已被用于晶体管技术和光电装置和其应用。光进行反应即分别通过光和/或热过程从水中制备氢和/或氧。 硅化物和类硅化物组成和/或其氧化物是还含有与元素硅相比具有提高了电子密度的硅原子的材料。当使硅与本身为金属和/或非金属的其他元素和/或其氧化物接触时发生这种效应。 值得注意的是，硅化物和类硅化物组成通过与水、氧和其他氧化介质接触可氧化到各种程度，即0-100%，这取决于反应条件。可通过将各种元素和/或其氧化物以溶液/悬浮液及以固态和/或熔 氧化物。硅化物和类硅化物组成和/或其氧化物主要是分别在硅、碳、氮和 硼上具有高电子密度的半导体类型材料。权利要求的使用硅化物和类 硅化物组成和/或其氧化物制备氢和/或氧的方法能通过使用或不使用 光进行，但当在照射条件下进行时显著的更为有效。光和热能可为人造的或来自太阳的(200-15000nm辐射的光和热源)，并可以是散射的 或集中的。通常除光能和热量外，通过光源产生的热能可加速气体析 出过程。通常，较高范围温度一般促进过程而不仅仅是有利于过程。硅化物和类硅化物组成和/或其氧化物自身通常可吸收足量太阳 或人造辐射而无需进行较大的表面设计以影响水的还原和/或氧化以 分别产生氢和/或氧。此外，这里提出权利要求的标题过程可同时进行，但可通过温度 和硅化物和类硅化物组成和/或其氧化物的性质进行控制。令人惊讶的，还发现对于实施标题的过程，即使用硅化物和类硅 化物组成和/或其氧化物分别进行水的氧化和/或还原及氢和氧的存储/ 吸附和释放/脱附，水的质量和纯度并不重要或甚至可以忽略。还值得注意的是，这里提出权利要求的用于水还原和/或氧化以分 别产生氢和/或氧目的的硅化物和类硅化物组成和/或其氧化物的活性， 主要是催化性质，这指的是暗反应及使用光(人造和/或阳光)的反应。此外，发现使用硅化物和类硅化物组成和/或其氧化物用于水还原 和/或氧化以分别产生氢和/或氧目的的反应，能通过使用固定形式的硅化物和类硅化物组成进行，即当这些材料被嵌入(inbedded in)、附 着/固定到聚合物材料(例如聚酰胺、模克隆(macrolon)或有机玻璃) 或表面或玻璃或类似玻璃的材料时，特别是当聚合物和/或类似玻璃的 材料导电时。例如上述反应也能在升高的温度下进行。可在水中和/或含氧气氛或在存在其它氧化剂的条件下形成硅化 物和类硅化物组成的氧化物，其中氧化物形成速度取决于反应条件，例如温度、惰性气体的存在、反应介质的pH和其它物理条件例如搅 拌、摇动或根本不移动反应介质。之后通常能通过XPS和XRD光镨 分析氧化物层的生长(0-100%)。当在反应前与已经氧化的元素和组分用于上述目的时，也应用相同类型的分析。此外，发现染料或染料团聚物偶合/配合/附着/结合到硅化物和类 硅化物组成和/或其氧化物上有利于光吸收，因此有利于这些组成的反 应性(所谓染料敏化半导体反应)。使用最为适合的染料例如二萘嵌苯 和其类似物。当进行热反应时甚至在升高的温度下，也可应用这些染 料配合的硅化物和类硅化物组成和/或其氧化物，由于二萘嵌苯染料是 热稳定的。此外，发现硅化物和类硅化物组成和/或其氧化物能可逆的存储/ 释放和/或吸附/脱附氢和/或氧。其中，氧的存储/释放和/或吸附/脱附 是最为有利的，但可与氢的存储/释放同时进行。可在室温下进行氢和 氧的释放/脱附，特别是氢的释放/脱附，但这些过程在较高温度下更为 有利。这些过程的速率取决于反应温度和使用的半导体类型材料即硅 化物和类硅化物组成和/或其氧化物的性质。可通过地温(earthern temperature )、太阳能、炉、微波放电或 任何其它热能源电产生上述提及的较高温度。此外，发现使用硅化物和类硅化物组成和/或其氧化物用于水还原和/或氧化以分别产生氢和/或氧目的的反应，能通过使用固定形式的硅 化物和类硅化物组成和/或其氧化物进行，即当这些组成附着/固定到或 在聚合物表面或材料中及附着/固定到或在玻璃或类似玻璃的材料中， 特别是当聚合物和/或类似玻璃的材料导电时。还发现当这些组成固定时、即当这些材料附着/固定到或在聚合物其氧:物进;氢和/或氧存储/释放和/或吸附/脱附，能在过程中使用i 不使用光来进行。可以催化量使用硅化物和类硅化物组成和/或其氧化物进行上述 光化学和热过程。可在甚至有利于该方法过程的升高的温度下进行上述的光化学和 热化学过程两者。导致氧存储/吸附的上述过程与氢存储/吸附相伴，但发现这种过程 的选择性和速度取决于反应条件，例如温度、浓度、压力、光与暗反应、pH、物理条件例如搅拌、超声处理、摇动等。存在其它气体存储 材料能有助于改善氢和/或氧在硅化物和类硅化物组成和/或其氧化物 上和/或在其中的吸附/脱附的选择性和速度。在多数情况下发现氧吸附 和/或吸附(存储)非常有效，甚至比氢更为有效。上述导致氢释放/脱附的过程与氧释放/脱附相伴，但发现主要取决 于应用的反应条件(例如使用的硅化物或类硅化物組成和/或其氧化 物的性质，温度和压力)例如当在室温和环境压力下用钛硅化物处理 时。在较高温度和光下能促使氧的释放/脱附。此外，发现可使用硅化物和类硅化物组成和/或其氧化物用于标题 应用，可单独使用或两种或多种硅化物或类硅化物组成和/或其氧化物 组合使用。也可使用 一种或多种硅化物或类硅化物組成与另外的非硅 化物结构半导体材料例如二氧化钌(Ru02)、 二氧化锰(Mn02)、三氧化钨(W03)和其它半导体材料进行标题的过程以强化标题的过程。氢对氧的析出和其存储的比例根据使用的半导体混合物、温度和压力而变 化。见下文)。还发现当硅化物和类硅化物组成和/或其氧化物与水的接触被中 断或中止时，即当存储装置通过管道从外部与反应容器相连时，使用 硅化物和类硅化物组成的氬和/或氧的存储/释放和/或吸附/脱附是活性的(active )。此外，发现通过用任何在先提及的元素/选自本文第三段中R和/氧化物进行掺杂/混合/合金化能促进标题的过程。可通过使各个元素和/或其氧化物及其其它衍生物以完全或部分组成和/或其氧化物，这可以溶液、悬浮液及以固体形式例如通过研磨 或通过合金化/熔融或以液体或任何其它化学和/或物理形式进行。在上述反应中由氧可逆的形成式On(i^3)的聚氧和/或式 1120 (11>2)的聚过氧化氢，优选在光下并结合上述催化剂。这些方法也 可包括生物化学转换例如应用过氧化物酶。聚氧和聚过氧化氢的实例、 即选择环大小和链长度，分别显示在221(016)和202nm(H08)区域(两 种物质具有直至350-400nm的拖尾)中具有最大值的UV吸收，质谱中 质量峰/碎片峰在m/z 256(016)， 129(H08)， 97(H06)， 81(HOs)和32(02)， 在水中。如上所述的基于使用硅化物和类硅化物组成和/或其氧化物的新 技术能用于例如新型加热系统、用于最终应用的燃料电池技术中，用 于地面和非地面交通和静态构造中，及替换或支持或补充这种构造的 装置和迄今通过基于使用常规矿物能源的装置进行驱动的装置中。实施例值得注意的是，在所有实施例中，通过水和/或氧来氧化硅化物和 类硅化物组成到各种程度(0-100%)，这取决于反应条件。但在多数情 况下，当层尺寸l-5nm深度时停止氧化(保护催化剂免于受到进一步 (快速)氧化)。可例如通过温度和pH及其它物理和化学条件控制这种作用。在反应前通过将催化剂组成的各个氧化的(0-100%)元素和组分 进行接触能获得相同或相似的作用。通过XRD和XPS光谦分析催化 剂和各个组分的氧化状态。实施例1:在对太阳辐射或人造光源辐射透明的容器中在 200-400mL水中搅拌3-5g钛硅化物(TiSi2或Ti5Si3)(通过离子交换树 脂进行过滤，当使用不经纯化的普通水时，检测到稍低的气体收率)。 光源为具有分别在415、 525或660nm具有最大辐射并具有300-550、 4卯-600或610-700nm辐射范围的灯的Heidelberg照射系统，或为具 有350-800nm辐射范围的卣素灯。在室温下这种反应装置每天产生 25mL和更多的氢和氧(气体析出和比例取决于使用的催化剂性质、温 度和压力)。多数氧在这种反应中被催化剂吸附，产生的氢/氧摩尔比为 2/1-20/1。通过气相色谱和质镨一起测量氧和氢析出体积。试验可持续 至少3个月，如果在2-3天后反应容器的气体体积排空并注满空气。 或者，可使用由模克隆或有机玻璃制得的太阳能平板反应器和太阳光 照射。实施例2:替换实施例1中提及的硅化物，可使用镍硅化物(M2Si)、 铁硅化物(FeSi2、 FeSi)、铊硅化物(ThSh)、硼硅化物(B^i)、钴硅化物 (CoSi2)、铂硅化物(PtSi、 Pt2Si)、锰硅化物(MnSi2)、钛碳硅化物 (Ti3C2Si)、硅化碳/聚-硅化碳(也称为碳化硅/聚-碳化硅)(CSi/聚-CSi或 SiC/聚-SiC)、铱硅化物(IrSh)、硅化氮或也称为氮化硅(N4Si3)、锆硅 化物(ZrSh)、钽硅化物(TaSh)、钒硅化物(V2Si)或铬硅化物(CrSi2)。如 实施例1所述进行反应。实施例3:使用如实施例1相同的试验装置，但使用镍硅化物 (Ni2Si)。测得氢/氧摩尔比约20/1。实施例4:如果在实施例1或2给定反应中应用较高温度(30-45 。C)，观察到更为剧烈的气体析出。通常，通过使用太阳能平板反应器 和太阳光能达到这种温度。实施例5:使用如实施例1和2相同条件，但不应用光，反应温 度越高(30-40 n),气体析出越剧烈。实施例6:在室温下溶解可溶于氯仿的二萘嵌苯(但不溶于水)，例 如N，N，-二-苯乙基二萘嵌苯-3，4，9，10-四羧基二酰亚胺(2g)(5mL氯仿 中)，并与钛硅化物(3g， TiSh或TisSi3)—起搅拌两小时。然后在真空 中除去溶剂，将剩余物置于如实施例1所述条件。观察到氢和氧析出 增加^30mL /天)。实施例7:或者，对实施例1中提及的反应条件，可使用由模克 隆或有机玻璃制得的平板反应器，其中在反应前在半导体材料(NhSi) 存在条件下加热反应器材料模克隆或有机玻璃(50-100C),以将催化剂 固定到反应器的聚合物表面上。另外，进行实施例l的试验。实施例8:对于例如实施例1中提及的反应，使用封闭的反应容 器，当两周后打开容器时对氢和氧进行存储。在室温下观察到剧烈的 氢和氧释放(20/1)，对应于连续试验装置收集并测量气体量，该连续试 验装置包括在2-3天后重复收集气体。已经确定在这些反应中没有氧 的原因。氧在给定反应条件下被连续消耗以分别形成式On(i^3)和 1120 (11>2)的聚氧和聚过氧化氢。通过使用金属氧化物(例如使用 Mn02、 CuO和硅化物氧化物的混合物)和光或热活化处理，聚氧和聚 过氧化氢可转变回氧。实施例9:在此使用与实施例1相同的反应装置，但在反应浆料 中添加lg\V03。获得比实施例1中更为剧烈的气体析出^:30mL/天)。实施例10:使用标准技术用Pt掺杂3gTiSi2。根据实施例1进行 反应，产生比实施例1更高的气体收率(aSmL/天)。
权利要求
1.光和热化学生产/制备氢和/或氧的方法，其中使水与硅化物和类硅化物组成和/或其氧化物接触。
2. 根据权利要求1的方法，其中硅化物和类硅化物组成和/或其 氧化物选自式RSixOy的金属硅化物和非金属硅化物，其中R表示有 机、金属、有机金属、生物化学衍生的和/或无机残基，Si是硅，特别 是XX)的硅化物部分，O是氧特别是Y0，其中R可选自锂、铍、钠、 钾、钩、铜、锌、铑、钪、铷、镓、硒、铑、钯、镉、铅、锇、锑、 铱、鴒、锡、锶、钡、钬、镍、铁、铊、硼、钴、粕、锰、钛、硅、 碳、纳米管形式的碳、铱、钼、氮、锆、钽、钒、铬、银、金、镧系 元素、辦系元素、有机残基和/或生物化学衍生的残基和/或这些残基R 的混合物和/或其中所有这些残基可部分氧化和/或完全氧化和/或不进行氧化，其中所述硅化物和类硅化物组成的全体在下文中命名为硅化 物和类硅化物组成和/或其氧化物。
3. 根据在前任一权利要求的方法，其中硅化物和类硅化物组成和 /或其氧化物含有至少一个与原硅原子相比具有提高的电子密度的硅 原子。
4. 根据在前任一权利要求的方法，其中硅化物和类硅化物组成和 /或其氧化物作为催化剂使用。
5. 根据在前任一权利要求的方法，其中可使用或不使用光实施所 述方法。
6. 根据在前任一权利要求的方法，其中通过以集中的和/或散射形和/或其氧化物存在条件下从水中制备氢和/或氧。
7. 根据权利要求6的方法，其中光和/或热能源发射200-20000nm范围的能量。
8. 根据权利要求6和/或7的方法，其中通过染料或染料团聚物 的偶合/配合/附着/结合改善硅化物和类硅化物组成和/或其氧化物的光吸收。
9. 根据权利要求8的方法，其中使用二萘嵌苯和二萘嵌苯类似物 作为染料，
10. 根据在前任一权利要求的方法，其中升高的温度有利于该方 法的过程。
11. 根据在前任一权利要求的方法，其中通过由光化学光源、人 造和/或太阳光源和/或由其它产生热能的装置例如电炉、微波系统和/i其S化物;在条件^'从水中热化学制备氬和/或氧。 '
12. 根据在前任一权利要求的方法，其中在硅化物和类硅化物组氯和/i^的存储/释k和/或吸附/脱附。 二
13. 根据权利要求12的方法，其中氧的存储/吸附伴随氢的存储/ 吸附，但具有不同比例。
14. 根据权利要求12的方法，其中氢的释放/脱附伴随氧的释放/ 脱附，但具有不同比例。
15. 权利要求12的方法，其中当中断或中止硅化物和类硅化物组 成和/或其氧化物与水的接触时，使用硅化物和类硅化物组成和/或其氧 化物的氢和/或氧的存储/释放和/或吸附/脱附是活性的(active)。
16. 根据在前任一权利要求的方法，其中一种硅化物和类硅化物 组成和/或其氧化物或多种硅化物和/或类硅化物组成和/或其氧化物是 活性的，另外通过其它非硅化物结构的半导体材料例如二氧化钌 (Ru02)、 二氧化锰(Mn02)、三氧化钨(W03)和其它半导体材料在反应 性上得到支持以加强根据任一在前权利要求的方法。
17. 根据在前任一权利要求的方法，其中可使用固定形式的硅化 物和类硅化物组成和/或其氧化物，即，当这些组成嵌入、附着/固定到聚合物材料(例如聚酰胺、模克隆或有机玻璃)或表面或玻璃或类似玻 璃材料时，特别是当聚合物和/或类似玻璃的材料导电/电子导电/电荷 导电时。
18. 根据在前任一权利要求的方法，其中可在表面涂覆聚合物材 料(例如聚酰胺、模克隆或有机玻璃)或表面或玻璃或类似玻璃材料 后使用硅化物和类硅化物组成和/或其氧化物，特别是当聚合物和/或类 似玻璃的材料导电/电子导电/电荷导电时。
19. 根据在前任一权利要求的方法，其中使用与金属和/或非金属物，金属和/或非金属组成含有和/或是作为荷电物质例如离子和/或残 基存在的锂、铍、钠、钾、钩、铜、锌、铑、钪、铷、镓、硒、铑、 钯、镉、铅、锇、锑、铱、鴒、锡、锶、钡、钬、镍、铁、铊、硼、 钴、鉑、锰、钛、硅、碳、纳米管形式的碳、铱、钼、氮、锆、钽、 钒、铬、银、金、镧系元素、锕系元素、有机残基和/或生物化学衍生 的残基和/或其混合物。
20. 根据在前任一权利要求的方法，其中可在水中和/或含水和/ 或含氧介质和/或在其它氧化剂存在条件下形成具有各种氧化程度(0-100% )的硅化物和类硅化物组成的氧化物，其中可通过反应条件 例如温度、存在空气和/或其它气体、反应介质的pH和其它物理条件 例如搅拌、摇动、泵吸或通过任何方式移动反应介质或完全不移动反 应介质及其它物理、化学和/或生物化学方式控制氧化物形成速度。
21. 根据在前任一权利要求的方法，其中可通过使各种元素和/或如溶液、悬浮液及固体或液体或任何其它形式以各种比例进行接触制 备珪化物和类硅化物组成和/或其氧化物。
22. 根据在前任一权利要求和条件的方法，其中氧转变为式 On(i^3)的聚氧和/或式H20n(n〉2)的聚过氧化氢，其中聚氧和聚过氧化 氢在溶剂中和/或在金属和/或其氧化物内和/或在其上被稳定。
23. 根据在前任一权利要求和条件的方法，其中通过释放能量式 On(n〉3)的聚氧和/或式H20n(n〉2)的聚过氧化氢转变为氧。
24. 根据在前任一权利要求的方法，其中作为一般原理的一部分， 统一在从水中制备/生产氢和/或氧和存储/释放和/或吸附/脱附氢和/或氧的常规过程中使用硅化物和类硅化物组成和/或其氧化物。
25. 根据在前任一权利要求的方法，其中这种新的技术能用于例 如氢和/或氧的生产/制备和/或吸附/脱附以发电和提供能量例如用于 加热系统、燃料电池技术或任何其它基于动力和能量的技术，均可用 于地面和非地面交通和静态构造和装置，及有利于包括有生命的人体、 商业和健康的装置中。
26. 根据权利要求25的方法，其中用于驱动这种迄今由基于使用 矿物能源的装置驱动的构造和装置的能量可以通过在前权利要求中要 求的方法进行替换和/或支持和/或补充。
全文摘要
本发明涉及在硅化物、类硅化物组成、金属硅化物和非金属硅化物例如硅化硼、硅化碳和硅化氮，即所有含硅并分子式为RSi<sub>x</sub>和/或RSi<sub>x</sub>O<sub>y</sub>的组成存在条件下从水中光和热化学制备氢和/或氧的方法，其中R表示有机、金属、有机金属和/或无机残基和/或其氧化物，Si是硅，特别是X＞0的硅化物部分，O是氧特别是Y0。在这些组成中，硅化物部分在所有也能被氧化的硅上具有特征性的高电子密度。在这些上述使用光或不使用光进行的过程中硅化物和类硅化物组成和/或其氧化物能进行催化反应。然而，通过照射反应，观察到气体析出增加，当应用人造光及太阳光时更为显著。较高反应温度通常有利于这些过程。硅化物和类硅化物组成和/或其氧化物多为半导体类型材料。此外，这些组成能可逆的吸附/脱附氢和氧，其中氧吸附/脱附是有利的，但与氢吸附/脱附能同时发生。能在室温或较高温度下进行氢和氧的脱附，特别是关于氢的过程，这取决于使用的硅化物和类硅化物组成和/或其氧化物性质。此外，发现将染料例如二萘嵌苯、二萘嵌苯染料和二萘嵌苯同类物或类似物偶合或配合到硅化物和类硅化物组成和/或其氧化物上有利于光吸收，因此有利于硅化物和类硅化物组成的反应性。此外发现使用硅化物和类硅化物组成和/或其氧化物用于水还原和/或氧化以分别产生氢和/或氧目的的反应能通过使用固定形式的硅化物和类硅化物组成和/或其氧化物进行，即当这些组成附着或固定到聚合物材料及玻璃或类似玻璃的材料时，特别是当这些材料导电时。这也适用于上述气体的存储和释放。此外发现其中氧转变形成式O<sub>n</sub>(n＞3)的聚氧和/或式H<sub>2</sub>O<sub>n</sub>(n＞2)的聚过氧化氢，也包括形成氧的逆反应的过程。
文档编号C01B3/04GK101263079SQ200680030312
公开日2008年9月10日 申请日期2006年8月24日 优先权日2005年8月24日
发明者M·德姆思, P·利特斯卡姆普 申请人:H2太阳能有限公司