來源:《中國科學(xué)報(bào)》 第1版 要聞
發(fā)布時(shí)間:2024-01-18

高效全分解水制氫示意圖。中國科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所供圖
本報(bào)訊(見習(xí)記者孫丹寧)中國科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所研究員章福祥團(tuán)隊(duì)在寬光譜捕光催化劑全分解水制氫研究中取得新進(jìn)展。他們發(fā)現(xiàn)金屬載體強(qiáng)相互作用可顯著促進(jìn)Ir/BiVO4光催化劑體系的界面電荷分離和水氧化性能,進(jìn)而建立了高效的“Z”機(jī)制全分解水制氫體系,其室溫下制氫表觀量子效率達(dá)到16.9%。近日,相關(guān)成果發(fā)表于《焦耳》。
利用懸浮粉末光催化劑全分解水制氫,雖然被認(rèn)為是最廉價(jià)、最易規(guī)?;瘧?yīng)用的太陽能光化學(xué)轉(zhuǎn)化途徑之一,但其制氫效率一直受光生電荷分離效率低的制約。
在該研究中,團(tuán)隊(duì)通過高溫氫還原處理獲得具有SMSI作用的Ir/BiVO4光催化劑,發(fā)現(xiàn)金屬載體強(qiáng)相互作用可顯著促進(jìn)其界面電荷分離。此外,團(tuán)隊(duì)通過原位光誘導(dǎo)實(shí)現(xiàn)負(fù)載Ir物種在BiVO4晶面定向轉(zhuǎn)化成Ir和IrO2雙助催化劑,進(jìn)一步提高其表面催化和電荷分離能力,使得BiVO4產(chǎn)氧性能提升75倍以上。在此基礎(chǔ)上,團(tuán)隊(duì)通過耦合TaON基產(chǎn)氫光催化劑,建立了“Z”機(jī)制可見光催化全分解水制氫新體系。
該研究不僅將金屬載體強(qiáng)相互作用的應(yīng)用從傳統(tǒng)的熱催化領(lǐng)域拓展至光催化領(lǐng)域,而且為促進(jìn)光生電荷分離提供了新思路,有望為構(gòu)筑高效光催化新體系奠定科學(xué)基礎(chǔ)。
相關(guān)論文信息:https://doi.org/10.1016/j.joule.2023.12.005?
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