水中取氫催化劑研究獲重要進(jìn)展

　　將水分解轉(zhuǎn)化再生成氫能，是解決未來能源與環(huán)境危機(jī)的理想途徑之一。記者4日從中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)獲悉，該?？蒲腥藛T利用同步輻射在光催化全解水研究中取得重要進(jìn)展。

　　中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)國家同步輻射實(shí)驗(yàn)室韋世強(qiáng)教授和姚濤特任教授課題組在利用同步輻射X射線一種技術(shù)精確設(shè)計(jì)出一種催化劑，在實(shí)現(xiàn)太陽光驅(qū)動(dòng)自發(fā)水分解中取得重要進(jìn)展，相關(guān)研究成果發(fā)表在《德國應(yīng)用化學(xué)》期刊上，并被選為當(dāng)期熱點(diǎn)文章。

　　通過太陽光驅(qū)動(dòng)水分解的“人工光合作用”是實(shí)現(xiàn)太陽能轉(zhuǎn)化生產(chǎn)清潔可再生氫能的理想方法，同時(shí)也是解決未來能源與環(huán)境危機(jī)的理想途徑之一。然而，目前大多數(shù)光催化劑在不使用犧牲劑的條件下很難實(shí)現(xiàn)太陽光驅(qū)動(dòng)水分解，其效率也遠(yuǎn)遠(yuǎn)達(dá)不到實(shí)際應(yīng)用的需求。

　　光解水過程包含著復(fù)雜的多電子、多步驟反應(yīng)，對催化劑材料的要求非常高，不僅要有合適的能級結(jié)構(gòu)來吸收足夠的可見光，更關(guān)鍵的是要有效地分離和傳輸光生電子和空穴，同時(shí)還具備高效穩(wěn)定的產(chǎn)氫和產(chǎn)氧活性位點(diǎn)。因此，尋求新型高效、穩(wěn)定和廉價(jià)的光催化劑依然面臨著極大挑戰(zhàn)。

　　科研人員利用同步輻射X射線吸收譜學(xué)等，獲得了一種鈷基復(fù)合型光催化劑，不僅極大地提高了材料的可見光吸收，而且成功將光生載流子壽命顯著提高約20倍。他們所設(shè)計(jì)的該光催化劑實(shí)現(xiàn)了在模擬太陽光照、不加犧牲劑和貴金屬的條件下全解水產(chǎn)氫的高產(chǎn)出率。

　　據(jù)介紹，該研究將為進(jìn)一步提升現(xiàn)有光催化劑的水分解性能提供新的設(shè)計(jì)思路和方法。

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