中國儲能網(wǎng)訊：近日，中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)教授杜平武課題組設(shè)計開發(fā)出具有高轉(zhuǎn)化率的非貴金屬可見光催化制氫體系，研究成果以封面標題形式發(fā)表在《能源與環(huán)境科學(xué)》上。論文第一作者為課題組的碩士研究生孫子君。
傳統(tǒng)的石油和化石能源的消費引起了地球溫暖化、環(huán)境污染和能源短缺等問題，是當前人類所面臨的重大挑戰(zhàn)。在此背景下，以低能耗、低污染為基礎(chǔ)的低碳經(jīng)濟正成為全球關(guān)心和研究的熱點。氫氣作為一種高效清潔的二次能源載體，被認為是未來人類重要的清潔能源來源。因此，開發(fā)和利用無污染的氫能源是實現(xiàn)低碳經(jīng)濟的一種重要途徑。開發(fā)無污染、低成本的制氫技術(shù)日益受到各國的高度關(guān)注。通過設(shè)計高效低成本光催化體系吸收光分解水制氫，使人們看到了將太陽能轉(zhuǎn)化為氫能的可能。
該研究組前期發(fā)現(xiàn)過渡金屬磷化物作為助催化劑有著很好的光催化產(chǎn)氫的性質(zhì)，將磷化亞銅、磷化鉬等磷化物負載在半導(dǎo)體上，可以有效地提升半導(dǎo)體光催化產(chǎn)氫的效率 (J. Mater. Chem. A, 2015, 3, 10243-10247；J. Mater. Chem. A，2015, 3, 16941-16947)。基于前期工作，該研究組利用溶劑熱法巧妙地將新型Ni2P助催化劑負載在了CdS半導(dǎo)體上，得到了分布均勻、接觸緊密的Ni2P/CdS復(fù)合結(jié)構(gòu)，從實驗數(shù)據(jù)和光譜表征證明了該結(jié)構(gòu)能有效促進CdS光生電子的轉(zhuǎn)移，從而抑制電子空穴對的復(fù)合，提高光催化制氫性能。通過外加電子受體結(jié)合超快瞬態(tài)光譜，研究了光催化過程的反應(yīng)機理，發(fā)現(xiàn)了快速電子轉(zhuǎn)移過程。在Na2S/Na2SO3電子給體存在的條件下，催化劑實現(xiàn)了高效的光催化制氫（產(chǎn)氫速率達到1,200 μmol h-1 mg-1, 90小時內(nèi)轉(zhuǎn)化數(shù)TON 達到~3270000，TOF ~36,400 h-1 for Ni2P）。由于原料價格低廉，性能優(yōu)異，制備簡單，該材料應(yīng)用于高效光催化制氫體系展現(xiàn)出重要研究前景。
上述研究工作受到中組部青年千人計劃、能源材料化學(xué)協(xié)同創(chuàng)新中心、國家自然科學(xué)基金委面上項目、新世紀優(yōu)秀人才等的支持。
研究成果以封面標題形式發(fā)表在《能源與環(huán)境科學(xué)》上
