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国家纳米科学中心在光催化制氢装置取得系列进展
2020-12-23

       最近,国家纳米科学中心的帕克·於陵研究员课题组在光催化制氢装置方面取得了一系列新进展,研究成果发表在《纳米能源》(2020,67,104287)、《今日纳米》(DOI:10.1016/j.nantod.2020.100968)和《Angew》上。化学。Int。艾德。(DOI)

      目前,工业制氢主要依靠煤和天然气重整,这加剧了不可再生能源的消耗和环境污染。太阳能作为一种取之不尽、用之不竭的可再生能源(约4×1020J/h),通过光催化将其转化为清洁高效的氢能,是解决上述问题的理想途径。近几十年来,这一领域的研究备受关注。帕克·於陵的研究小组通过光催化分解水和甲酸实现了高效稳定的光催化制氢装置,并对该工艺的合理评价提出了系统的分析和建议。太阳能光催化制氢装置有两种类型,即完全分解水制氢(2H2O→2H2+O2)和半反应分解水制氢(H2O+牺牲剂→H2+氧化产物)。在过去的几十年里,水的净化取得了很大的进步,但仍然存在许多不可逾越的障碍,如效率低、稳定性差、系统复杂、成本高、安全性差等。在以前工作的基础上(纳米能源2017,41,488-493;appl.Catlab:Environ2018,220,471-476等。),Park於陵的研究小组首次提出了一种高效、高价值的光催化分解水的工艺,即通过光催化分解纯水获得氢气,同时制备过氧化氢(2H2O→H2+H2O2)。该过程具有明显的优势,H2O2的形成是一个动力学更为有利的2电子过程。同时,氢气和氧气的逆反应被显著抑制,效率大大提高;产品为纯气态H2和较高价值的液态H2O2。消除了分离提纯成本和安全性问题,大大提高了产品价值。光催化制氢装置工艺用途多样,符合实际需要,具有很强的应用潜力。


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