咨询热线:010-63716865

  当前位置 : 首页 > 资讯动态 > 相关技术 > 光解水制氢工作原理-解决方法与流程
点击返回新闻列表  
光解水制氢工作原理-解决方法与流程
发布时间:2022-11-04    浏览量:3067

氢气作为一种重要的化工原料和工业保护气体,在国民经济和社会发展的各个领域中发挥着重要作用。因此,实现氢能的低成本高效制取契合我国工业发展需求,契合新时代主题。近年来,太阳能光催化分解水技术被认为是实现清洁可持续氢气绿色高效生产的重要途径,素有“水中取火”之称。然而,传统研究更多聚焦于可见光吸收以及光生载流子分离与传递等性能对光催化制氢反应活性的影响,而水吸附特性作为限制光催化制氢反应速率提升的一个重要性能,目前尚未有相关系统的研究报道。


  


  西安交大化工学院杨贵东教授与澳大利亚昆士兰大学化工学院王连洲教授共同聚焦水吸附性能与光催化制氢反应活性之间的内在关联。杨贵东教授课题组选用g-C3N4为研究目标,针对于传统块体g-C3N4光滑表面难以实现水分子有效吸附的问题,提出通过催化剂表面点缺陷位的构筑,从而强化g-C3N4水分子吸附的设想。基于该思路,该课题组首次通过两步纳米铸造法制备了新型三维有序密堆积g-C3N4纳米球阵列,研究表面点缺陷位的催化行为,发现其独特的周期性分层结构可随着纳米球堆叠层数的变化提供不同数量的点缺陷位,从而使水分子吸附和堆叠层数产生了经典的“火山图”关系,最终导致g-C3N4催化剂具有了堆叠层数依赖的光解水制氢活性。研究结果显示,当平均堆叠层数为6时,点缺陷位和水分子吸附达到了最优化的匹配值,使三维有序密堆积g-C3N4纳米球阵列产生了高的可见光产氢活性,比块体g-C3N4催化剂提高了21.2倍。这一工作揭示了光催化反应过程中点缺陷位对提升水吸附进而促进光解水制氢反应活性的基本原理,为通过调控表面水吸附设计高性能光催化剂提供了重要的指导和研究思路。


  近日,上述研究成果在全球化学顶级期刊《德国应用化学》(Angewandte Chemie International Edition)(影响因子12.102)上发表论文《三维有序密堆积g-C3N4纳米球阵列中具有堆叠层数依赖性的水吸附对光催化分解水制氢性能的影响》(Stacking-Layer-Number Dependence of Water Adsorption in 3D Ordered Close-Packed g-C3N4Nanosphere Arrays for Photocatalytic Hydrogen Evolution)的论文。该论文第一作者为化工学院博士生林波,通讯作者为杨贵东教授和王连洲教授,第一作者与第一通讯单位均为西安交通大学化工学院。该论文实现了化工学院在德国应用化学期刊上发表论文的突破。


  杨贵东教授课题组长期从事光催化反应过程强化的研究工作,近年来,在《德国应用化学》《ACS催化》《应用催化B辑:环境》《纳米能源》等影响因子大于10的期刊发表SCI论文11篇;被SCI引用1673次,其中SCI他引1518次,引用超过100次的论文4篇,单篇最高SCI他引369次;9篇入选ESI热点/高被引论文,其中4篇为ESI热点论文。


  该研究工作得到了国家自然科学基金、陕西省自然科学基金、中央高校基本科研业务费以及香港王宽诚教育基金的资助,以及西安交通大学国际电解质研究中心以及化工学院分析测试中心的仪器支持。


最新文章
光解水:光催化分解水体系中电子-空穴分离效率的表征方法
光催化分解水制氢的效率,从根本上取决于光生电子-空穴的分离效率与表面反应动力学的协同作用。然而,光生载流子的产生、分离、迁移和复合过程发生在飞秒至微秒的时间尺度,直接表征这些过程面临技术挑战。北京中教金源科技有限公司基于CEL-QPCE3000光电化学测试平台,系统研究了光解水体系中电子-空穴分离效率的表征方法,为理解电荷动力学提供可靠工具。
水热釜:水热合成中晶体生长动力学与反应条件调控
水热合成法作为功能材料制备的重要技术,通过在密闭容器中创造高温高压环境,加速反应物溶解与重结晶过程,实现特殊形貌与结构的材料合成。晶体生长的热力学与动力学条件直接影响产物的晶相、形貌和尺寸,理解并调控这些参数是获得目标材料的关键。北京中教金源科技有限公司基于CEL-HAR系列水热釜,系统研究了水热合成中晶体生长动力学与反应条件调控机制。
汞灯光源:紫外区特征谱线在光化学合成中的选择性激发应用
汞灯光源在紫外区具有独特的线状光谱特征,其254nm、313nm、365nm等特征谱线能量集中、波长稳定,为光化学合成中的选择性激发提供了精确的工具。与连续光谱光源相比,汞灯的单色性优势使其能够精准匹配特定光化学反应的吸收峰,实现反应路径的选择性调控。北京中教金源科技有限公司基于CEL-M500-T5汞灯光源平台,系统研究了紫外特征谱线在光化学合成中的应用机制。
2022-2025@北京中教金源科技有限公司 版权所有 京公安网备11010602007561        京ICP备10039872号

扫码添加客服

服务热线

010-63716865

扫一扫,了解更多