新型催化劑實(shí)現(xiàn)高效全分解水制氫
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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
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)模化應(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
（見習(xí)記者孫丹寧）
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