南理工太陽能製氫取進展

據南京理工大學新聞網報道：近日

，南京理工大學材料科學與工程學院/格萊特研究院“青年拔尖人才選聘計劃”張侃教授與美國斯坦福大學
、韓國延世大學
、韓國成均館大學、韓國科學研究院等展開多方合作，通過缺陷誘導的外延生長法，成功合成出了[001]取向的MoS2納米帶/[0001]取向的CdS納米線的共軸異質結構。這一結果為實現廉價、高效的人工光合作用製氫技術提供新思路，也為人工光合作用製氫在未來的航空航天
、氫能源汽車等軍民工業領域應用打下基礎，相關結果已發表在Nano Letters上（2017，DOI: 10.1021/acs.nanolett.7b02622），影響因子13.8。

近(jin)年(nian)來(lai)

，隨(sui)著(zhe)人(ren)口(kou)的(de)增(zeng)長(chang)和(he)技(ji)術(shu)的(de)進(jin)步(bu)
，能(neng)量(liang)和(he)物(wu)質(zhi)的(de)單(dan)向(xiang)流(liu)動(dong)也(ye)在(zai)顯(xian)著(zhu)增(zeng)長(chang)
，人(ren)類(lei)正(zheng)麵(mian)臨(lin)著(zhe)能(neng)源(yuan)供(gong)應(ying)的(de)缺(que)乏(fa)和(he)成(cheng)本(ben)上(shang)升(sheng)帶(dai)來(lai)的(de)威(wei)脅(xie)。目(mu)前(qian)
，人(ren)類(lei)仍(reng)主(zhu)要(yao)依(yi)賴(lai)於(yu)化(hua)石(shi)燃(ran)料(liao)提(ti)供(gong)能(neng)源(yuan)
，過(guo)度(du)使(shi)用(yong)化(hua)石(shi)燃(ran)料(liao)已(yi)造(zao)成(cheng)嚴(yan)重(zhong)的(de)能(neng)源(yuan)問(wen)題(ti)和(he)環(huan)境(jing)問(wen)題(ti)

，尋(xun)求(qiu)清(qing)潔(jie)的(de)可(ke)再(zai)生(sheng)能(neng)源(yuan)迫(po)在(zai)眉(mei)睫(jie)。

太tai陽yang能neng作zuo為wei綠lv色se清qing潔jie能neng源yuan
，被bei廣guang泛fan認ren為wei是shi最zui具ju有you開kai發fa價jia值zhi的de可ke再zai生sheng能neng源yuan，吸xi引yin著zhe人ren類lei對dui其qi不bu斷duan探tan索suo。半ban導dao體ti納na米mi材cai料liao，作zuo為wei可ke將jiang太tai陽yang光guang轉zhuan化hua為wei可ke儲chu存cun的de電dian能neng或huo者zhe化hua學xue能neng的de重zhong要yao媒mei介jie，近jin些xie年nian來lai一yi直zhi是shi基ji礎chu研yan究jiu和he實shi際ji應ying用yong的de熱re點dian和he重zhong點dian。人ren工gong光guang合he作zuo用yong就jiu是shi一yi種zhong利li用yong太tai陽yang能neng轉zhuan換huan自zi然ran界jie豐feng富fu的de水shui和he二er氧yang化hua碳tan為wei化hua學xue燃ran料liao（如氫氣和碳氫化合物）的有效手段。如果成功，人工光合作用將提供高達105 TW 能源，是一種能夠從根本上改變化石燃料的可持續“光子”經濟。然而，人工光合作用過度依賴稀有金屬做催化劑，比如鉑
、銥和銠。這些稀有金屬儲量少
、價格昂貴
，無法滿足工業生產需要。類石墨烯二維材料MoS2具有較好的催化活性，且比表麵積高和價格低廉，擁有巨大的商業價值。但是相對於金屬鉑，MoS2與光催化劑結合時
，異質結界麵區域較小且電荷傳輸遲緩，如何通過納米結構的調控提高MoS2催化活性是推動這種無鉑人工光合作用的關鍵。

南京理工大學材料科學與工程學院/格萊特研究院“青年拔尖人才選聘計劃”張侃教授與美國斯坦福大學、韓國延世大學、韓國成均館大學


、韓國科學研究院等展開多方合作，通過缺陷誘導的外延生長法
，成功合成出了[001]取向的MoS2納米帶/[0001]取向的CdS納米線的共軸異質結構，成功攻克這一難題。這種外延的異質結構在420nm下，達到了79.7%的光生氫氣的量子效率
，並在520 nm極限吸收邊界下

，仍然擁有9.67%的量子效率。結果表明，CdS納米線表界麵的缺陷種類是間隙金屬Cd0，並集中在CdS的(12 10)晶麵上。而CdS(12 10)晶麵上的(101 1)的晶格間距與MoS2（002）晶麵的晶格間距匹配度高達99.7%，通過間隙金屬Cd，成功形成了共軸
，且與軸向成~30°夾角的MoS2納米帶/CdS納米線的外延結構。通過低損耗的電子能量損失譜

，進一步證實了一個不同於CdS和MoS2namidaidejiemianzufen

，suihoudemidufanhanlilunmonijieshilezhezhongteshudejiemianjuyoujinshutexing，yincicujinledianzizaijiemiandedisunhaochuanshu。zheyijieguoweishixianlianjia、高效的人工光合作用製氫技術提供新思路
，也為人工光合作用製氫在未來的航空航天、氫能源汽車等軍民工業領域應用打下基礎。