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利用太陽能分解水制氫氣 蘇大研發新型催化劑

近日,蘇州大學功能納米與軟物質研究院師生研發了一種新型的光催化劑(碳納米點-氮化碳納米復合物),能利用太陽能分解水制氫氣,具有價廉、資源豐富、無污染、穩定性高等優點,可使太陽能到氫氣的能量轉換效率達到2%,是目前同類催化劑的最高效率。2月27日,國際頂級學術期刊《科學》刊登了這一研究成果。

此項研究由康振輝教授課題組、李述湯院士、以色列Ye?shayahu Lifshitz教授合作完成,研究成果發表后,引起廣泛關注,英國《化學世界》對此研究做了專題介紹,倫敦大學瑪麗女王學院Steve Dunn教授認為這一研究成果是“該領域的徹底變革”。而康振輝坦言,這是師生們堅持三年多來的收獲,他們曾做過數以萬次的實驗,請教過不同學科的專家。

康教授介紹說,日本學者最早研究光分解水,但在過去的40年里,該領域一直沒有大的突破。課題組決定換一種研究視角。“你拿著彈弓的模型去做一種大規模的殺傷性武器,橡皮筋再粗、力量再大,也不如機關槍厲害。”康教授幽默地解釋說,他們放棄了太陽能分解水化學反應中的主反應,無限放大了副反應,終于找到了突破點。此時,剛好又出現了“氮化碳”這種新材料,在氮化碳的基礎上,他們研發出了碳納米點-氮化碳納米復合物。

這種新型的光催化劑有什么優點呢?當前研發的光催化劑能量轉換效率為2%,通俗地說,100份的太陽能有2份轉換成氫能,制造1公斤氫氣需要花6美元。雖然仍高于美國能源署的目標成本(4美元/公斤),但已是目前最高的效率。此外,這種光催化劑的活性可以保持200天不變,穩定性高。“這一研究讓人們看到了光分解水制氫的曙光,下一步的目標是不斷提升能量轉換效率、降低成本,實現太陽能制氫的產業化發展。”康振輝說。

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