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超薄黑磷用于太阳能驱动的氢经济

2019-03-09 09:18:11
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氢作为燃料来源,而不是像石油和煤这样的碳氢化合物,提供了许多好处。燃烧氢气产生的无害水有可能消除二氧化碳排放和环境负担。为了寻求可以在实现氢经济方面取得突破的技术,一个关键问题是廉价制氢。使用催化剂分解水是产生氢气的理想方式,但这样做通常需要来自其他化学品,电力或具有足够高能量的一部分阳光的能量输入。

现在,大阪大学的研究人员开发出一种新的催化系统,可以有效地分解水,并利用正常阳光下的能量制氢。最近在Angewandte Chemie国际版中报道了他们的研究。

“不可能使用可见光进行光催化,但我们将纳米结构黑磷用于水还原为氢和钒酸铋以将水氧化成氧气的方法让我们利用各种各样的太阳光谱来制造氢和氧气以前所未有的效率,“主要作者朱明山说。

黑磷具有类似于石墨烯的平坦二维结构,并且在整个可见光谱中强烈吸收光。研究人员将黑磷与钒酸铋混合,后者是一种众所周知的水氧化催化剂。

就像植物在自然光合作用中在不同结构之间穿梭电子以分裂水并产生氧气一样,这种新催化剂的两种成分可以快速转移被太阳光激发的电子。两种组分的量也在催化剂中得到优化,导致氢气和氧气以理想的2:1比例产生。

合着者Tetsuro Majima说:“由阳光驱动的氢气生产的实现是氢气导向型社会的基础。我们的贡献克服了一个重大障碍,但仍有许多工作要做,以使氢气成为未来的实用燃料来源。

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