新方法研制出可高效制氢的光催化剂

发布时间：2023-05-11 16:57:02 所属栏目：业界来源：互联网

导读： 　　氢能作为一种完全清洁的可再生能源，它的制备对于解决环境污染与能源短缺问题具有重要意义，当前光催化水分解制氢是生产氢气的一种重要途径。近日，南京工业大学吕刚教授课题组与电子科

　　氢能作为一种完全清洁的可再生能源，它的制备对于解决环境污染与能源短缺问题具有重要意义，当前光催化水分解制氢是生产氢气的一种重要途径。近日，南京工业大学吕刚教授课题组与电子科技大学、德国达姆施塔特工业大学合作，并以此为基础,以等离子激光为基质设计出高效、稳定的光催化氢析光材料,可用于氮气处理。

　　据悉，金属卟啉类催化剂由于具有独特的结构、优异的光电性能等优势被应用于烯氢反应，但是其光吸收能力和光稳定性均较差。而金属纳米颗粒如金、银和铜等，在可见光或近红外光谱区，可显示出局域表面等离子激元共振效应，即金属表面自由电子发生集体振荡的现象，具有卓越的光学特性。

　　在光照作用下，等离子体纳米结构附近会产生局部电磁场、局部加热以及热电子的激发，可以有效促进附近分子的化学反应活性。然而，等离子元产生的热电子难以在单组分纳米结构中有效分离，这限制了它们在化学反应中的应用。为了解决这个问题，澳大利亚的科学家们正在紧锣密鼓地开发等离激元电催化的复合材料，将这类生物材料制成作为等离激元介导的光合作用的光催化剂。

　　“基于局域表面等离激元效应，处于等离激元纳米结构周围的这些分子催化剂，催化活性可以显著提高。”吕刚介绍，课题组通过将外端带有4个吡啶基的钴卟啉分子与金纳米颗粒进行复合，利用金颗粒的等离元效应激发钴卟啉分子催化剂的活性，从而提升催化反应的效率，成功地开发出一种高效且稳定的析氢光催化剂。

　　“实验结果和理论计算都表明，等离激元金纳米颗粒在金颗粒—钴卟啉界面处产生热电子的寿命得到延长，并且可以将热电子转移至钴卟啉分子的最低未占据轨道上，有利于促进析氢反应的进行。”吕刚表示。

　　论文第一作者、南京工业大学硕士生盛回香说，该方法具有制备过程简单，为高效杂化纳米催化剂的设计和制备提供了一种全新方法，还可以扩展到其他光催化体系，如固氮等领域。同时，该方法制备的纳米催化剂具有良好的活性，可用于制备高性能的光催化剂。目前，该研究团队正在开展相关工作。

（编辑：厦门网）

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