中科大水解製氫催化劑研究獲進展

據ju中zhong科ke大da新xin聞wen網wang報bao道dao
，氫qing能neng是shi一yi種zhong清qing潔jie且qie可ke儲chu存cun運yun輸shu的de可ke再zai生sheng能neng源yuan
，利li用yong太tai陽yang能neng分fen解jie水shui製zhi備bei氫qing氣qi已yi成cheng為wei一yi種zhong備bei受shou關guan注zhu的de清qing潔jie新xin能neng源yuan技ji術shu。無wu機ji半ban導dao體ti材cai料liao是shi目mu前qian應ying用yong最zui廣guang的de光guang催cui化hua活huo性xing物wu質zhi，通tong常chang高gao光guang催cui化hua活huo性xing的de半ban導dao體ti都dou具ju有you寬kuan帶dai隙xi，使shi其qi隻zhi能neng吸xi收shou紫zi外wai光guang等deng短duan波bo太tai陽yang光guang，而er紫zi外wai光guang隻zhi占zhan太tai陽yang光guang全quan譜pu的de5%左zuo右you
，造zao成cheng了le充chong分fen利li用yong太tai陽yang能neng的de困kun難nan。因yin此ci，非fei常chang有you必bi要yao發fa展zhan能neng夠gou廣guang譜pu吸xi光guang並bing完wan成cheng光guang催cui化hua轉zhuan化hua的de有you機ji半ban導dao體ti材cai料liao。在zai目mu前qian眾zhong多duo方fang案an中zhong，由you寬kuan帶dai隙xi半ban導dao體ti與yu窄zhai帶dai隙xi半ban導dao體ti所suo組zu成cheng的deZxingjiegoutixishishixianquanpuguangcuihuadeyouxiaotujingzhiyi。jinri
，zhongguokexuejishudaxuexiongyujiejiaoshouketizujiyuyanglizijiaohuanhechengluxian，gouzhuleyileiwuguijinshudeZ型光催化劑，在廣譜光解水製氫方麵展現出優異的性能。該成果目前已發表於重要化學期刊《德國應用化學》（Angew. Chem. Int. Ed. DOI: 10.1002/anie.201700150）雜誌上。

Z型光催化體係的能量轉換效率主要取決於兩個材料結構因素：（1）決定兩種半導體之間的電荷轉移效率的清晰界麵結構

；（2）提供發生還原和氧化反應位點的兩種半導體的暴露表麵結構。在過去發展的Z型(xing)光(guang)催(cui)化(hua)材(cai)料(liao)中(zhong)，業(ye)界(jie)往(wang)往(wang)在(zai)兩(liang)種(zhong)半(ban)導(dao)體(ti)之(zhi)間(jian)引(yin)入(ru)貴(gui)金(jin)屬(shu)，以(yi)提(ti)高(gao)界(jie)麵(mian)電(dian)荷(he)轉(zhuan)移(yi)效(xiao)率(lv)。然(ran)而(er)，貴(gui)金(jin)屬(shu)的(de)引(yin)入(ru)不(bu)但(dan)提(ti)高(gao)了(le)材(cai)料(liao)成(cheng)本(ben)，而(er)且(qie)有(you)可(ke)能(neng)會(hui)在(zai)貴(gui)金(jin)屬(shu)處(chu)發(fa)生(sheng)逆(ni)反(fan)應(ying)。因(yin)此(ci)，非(fei)常(chang)有(you)必(bi)要(yao)在(zai)滿(man)足(zu)以(yi)上(shang)兩(liang)個(ge)材(cai)料(liao)結(jie)構(gou)條(tiao)件(jian)的(de)同(tong)時(shi)，避(bi)免(mian)在(zai)其(qi)界(jie)麵(mian)上(shang)使(shi)用(yong)貴(gui)金(jin)屬(shu)。

熊宇傑課題組針對該係列挑戰，以Cu7S4納米晶體為前驅物，通過陽離子交換合成路線，將其轉變為Cu7S4與g-MnS構gou築zhu而er成cheng的de雙shuang麵mian神shen異yi質zhi納na米mi結jie構gou。該gai結jie構gou不bu但dan同tong時shi滿man足zu了le暴bao露lu表biao麵mian和he清qing晰xi界jie麵mian結jie構gou要yao求qiu，而er且qie無wu需xu使shi用yong貴gui金jin屬shu即ji可ke高gao效xiao完wan成cheng太tai陽yang能neng向xiang化hua學xue能neng的de轉zhuan換huan。這zhe兩liang種zhong半ban導dao體ti的de帶dai隙xi差cha異yi可ke以yi有you效xiao地di實shi現xian互hu補bu型xing吸xi光guang，在zai全quan譜pu光guang照zhao條tiao件jian下xia展zhan現xian出chu改gai善shan的de光guang催cui化hua產chan氫qing性xing能neng。該gai研yan究jiu進jin展zhan為wei廣guang譜pu光guang催cui化hua材cai料liao的de設she計ji開kai辟pi了le一yi條tiao新xin的de思si路lu，也ye對dui複fu合he光guang催cui化hua劑ji的de表biao界jie麵mian設she計ji研yan究jiu具ju有you推tui動dong作zuo用yong。

該工作的同步輻射光電子能譜表征得到中國科學技術大學朱俊發教授的合作支持。研究工作得到了科技部973計劃、國家自然科學基金、中國科學院前沿科學重點研究項目等項目的資助。