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光催化太阳能转化研究取得新进展

核心提示: 我校理学院“先进材料与绿色催化”课题组在可见光光催化分解水制氢和太阳能转化研究领域取得重要进展。

南湖网讯(通讯员 张晓虎)我校理学院“先进材料与绿色催化”课题组在可见光光催化分解水制氢和太阳能转化研究领域取得重要进展,相关成果近日在Applied Catalysis B:Environmental上发表题为"Robustvisible/near-infrared light driven hydrogen generation over Z-scheme conjugatedpolymer/CdS hybrid"的研究论文。论文第一作者为理学院张晓虎副研究员,陈浩教授为论文的通讯作者。

当前,化石能源的急剧消耗所带来的能源危机与环境污染等问题严重制约了人类社会的可持续发展,构建清洁的可再生能源体系已成为世界各国的重大战略性课题。氢能以其热值高、无污染等优点,目前被认为是最具发展前景的能源载体之一。其中,利用太阳能光催化分解水制氢技术是解决氢能生产的重要途径,其相关研究具有极大的理论及实际意义。

半导体材料因其对可见光的吸收利用范围窄及光生电子和空穴的分离效率低等科学问题一直以来是制约太阳能驱动水分解制氢的关键。由我校理学院陈浩教授带领的“先进材料与绿色催化”课题组根据不同类型半导体的能级结构及其特种吸光性能,有目的地设计了一种新型有机共轭聚合物(BE)/无机(CdS)复合材料,该材料在波长400-700nm范围的可见光区均具有较强的吸收能力。通过原位沉积贵金属实验研究发现,BE和CdS被可见光激发后,并不是按照传统的分离效率较低的TypeII型电子转移机制进行光生载流子的分离,而是CdS的导带电子可以迅速转移到BE的价带,实现高效的材料内部Z-型电子转移机制。该复合材料具备一定的近红外光催化产氢能力,其在可见光照射下的产氢效率比BE和CdS分别提高了23.3和8.3倍,且在420和700nm波长下表观量子效率分别为7.5%和0.2%。这一成果为设计具有更高催化产氢活性的新型光催化材料提供了新的思路。

该研究成果受国家自然科学基金、校自主创新基金资助。

文章链接:https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0926337317311025

审核人:陈浩

责任编辑:兰涵旗
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