太阳能光电催化分解水制氢研究新进展.pdf

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3 3 6 中国材料进展 第 3 3卷 S t r u c t u r e o f t h e 口 P h a s e i n A 1 一 Mg S i A l l o y s J A c t a Ma t e r i a l i a,1 9 9 8, 4 6 ( 9 ) :3 2 8 33 2 9 8 Ha s t i n g H S,F r c s e t h A G ,e t a 1 C o mp o s i t i o n o f Pr e c i p i t a t e s i n A1 - Mg S i Al l o y s b y At o m P r o b e To mo g r a ph y a n d F i r s t P r i n c i - p i e s C a l c u l a t i o n s J J o u r n a l o fA p p l ie d i c s , 2 0 0 9 ,1 0 6: 1 2 3 5 2 7 L i K,Ar ma n d B,S o n g M ,e t a 1 At o mi s t i c S t r u c t u r e o f Cu C o n t a i n i n g P r e c i p i t a t e s i n a n A 1 - Mg - S i C u A l l o y J S c r ip t a M a t e r i a l i a,2 01 4,7 5:8 6 8 9 Ma l o n e y,S a l l y K,P o l me a r I J,e t a 1 E f f e c t s o f Cu o n P r e c i p i t a t i o n i n A 1 一 Z n M g A l l o y s J Ma t e r i a l s S c ie n c e F o r u m, 2 0 0 0, 3 313 37: 1 0 5 5 1 0 6 0 C h i n h N Q,L e n d v a i J ,P i n g D H,e t a 1 T h e E f f e c t o f C u o n Me c h a n i c a l a n d P r e c ipit a t i o n Pr o p e r t i e s o f A1 -Zn - Mg Al l o y s J J o u r n a l ofA l l o y s a n d C o m p o u n d s ,2 0 0 4 ,3 7 8:5 2 6 0 H a d j a d j L ,A mi r a RT h e E f f e c t o f C u A d d i t i o n o n t h e P r e c i p i t a t i o n a n d Re d i s s o l u t io n i n A1 - Zn - Mg Al l o y b y t h e Di f f e r e n t i a l D i l a t o m e t r y J J o u r n a l of A l l o y s a n d C o m p o u n d s ,2 0 0 9, 4 8 4: 8 918 9 5 Mo n d o o L F A l u m i n i u m A l l o y s : S t ruc t u r e a n d P r o p e i e s M B u t t e r w o r t h s,Lo n d o n, 1 9 7 6 Ma r l a u d T, De s c h a mp s A ,Bl e y F, e t a 1 I n flu e n c e o f Al l o y Co mp o s i t i o n a n d He a t T r e a t me nt o n P r e c i p i t a t e Co mp o s i t i o n i n A l Z n - Mg C u Al l o y s J A c t a Ma t e r ia l i a ,2 0 1 0,5 8:2 4 8 2 6 0 Fa n g X ,Du Y, S o n g M ,e t a 1 E f f e c t s o f Cu Co n t e n t o n t h e P r e c ip it a t i o n P r o c e s s o f A 1 - Z n - Mg A l l o y s J J Ma t e r S c i , 2 01 2,4 7:8 1 7 4 8 1 78 F a n gX ,S o n gM ,Li K ,e t a l , E f f e c t s o fC u a n d AI o nt h e Cr y s t a l S t r u c t u r e a n d C o m p o s i t i o n o f叼 ( Mg Z n 2 )P h a s e i n O v e r A g e d A 1 一 Z n - M g - C u A l l o y s J J M a t e r S c i , 2 0 1 2 , 4 7 : 5 4 1 9 5 42 7 太阳能光 电催化分解水制氢研究新进展 6月 9 E t ,中科院大连化物所催化基础国家重点实验室及洁净能源 国家实验室李灿院士领导 的太阳能研究团队 在“ 太阳能光电催化分解水制氢” 研究方面取得新进展 。在 以 T a , N 为基础 的半导体光阳极研究 中,发现“ 空穴储存 层” 电容效应 ,藉此设计并获得 了高效稳定的太 阳能光电化学分解水体系,相关研究成果 以通讯形式 在线发表在近 期 的 德 国 应 用 化 学杂 志 上 ( G u ij i L i u ,J i n g y i n g S h i ,C a n L i ,e t a 1 ,A n g e w C h e m I n t E d ,D O I :1 0 1 0 0 2 a n i e 2 0 1 4 0 4 6 9 7 ) 。 光电催化分解水制氢是利用太 阳能制备燃料的理想途径之一,近半个世纪以来 ,各 国科学家们不懈努力 ,致力 于发展高效 、稳定的太阳能光电催化分解水体系。李灿研究团队在部署太阳能光催化分解水研究的同时 ,启动太阳 能光电催化分解水的研究 ,近年来在光电催化的关键部分光阳极体系的设计和制备方面不断取得进展:利用助催化 剂修饰 的 B i V O 作为光阳极 ,在最小偏压下实现了可见光驱动的全分解水反应 ( P h y s C h e m C h e m P h y s ,2 0 1 3 ,1 5, 4 5 8 9 4 5 9 5 ) ,最近将 B i V O 光阳极与硅叠层光 阴极耦合 ,使太阳能制氢效率达到 2 5 ,是 目前该体系最好结果 。 为了提高太阳能制氢效 率,需要发展宽 光谱捕光 的窄带 隙半导体光 阳极 ,其 中具有代表性 的窄带隙半 导体 T N 材料 ,其太阳能制氢理论效率可达 1 5 以上 ,是 目前国际太阳能光电催化制氢领域的主攻体系之一。但该体 系易受光腐蚀 ,解决其稳定性是本领域的挑战课题。在这项工作 中,在光 阳极表面组装 f e r r i h y d r i t e( F h ) 层 ,在保持 光 电催化水氧化高效率前提下 ,发现其稳定性可 由几分钟提高到数小 时,甚至工作 1 0余小时后也未 见明显 衰退 , 这是 目前世界上报道的最高稳定性的 T a N 分解水光阳极体系。研究发现 T N 表面 f e r r i h y d r i t e( F h ) 层具有电容 的 空穴储存能力 ,它可将 T a , N 中光激发形成 的光生空穴快速转移 、高效储存 ,使半导体免于光腐蚀氧化 ,从而数量 级提高了光阳极的稳定性。在国际上提 出了光电催化 “ 空穴储存层 ” 的概念 ,这为进一步设计构筑高效稳定 的太 阳 能转化体系提供了新的思路和策略。该研究工作得到了国家 自然科学基金重大项 目和科技部 9 7 3项 目的资助。 F r o m h t t p: p a p e r s e i e n e e n e t e n h t ml p a p e r 2 01 4 61 2 1 6 31 1 9 2 3 3 3 3 4 6 7 s h t m J 1 J 1 J l寸l |寸_ 1J 1 J 1 J、 j 8 9 O l 2 ln
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