咨询热线:010-63716865

  当前位置 : 首页 > 资讯动态 > 相关技术 > 光电催化水分解原理
点击返回新闻列表  
光电催化水分解原理
发布时间:2023-02-06    浏览量:3572

在国家自然科学基金“人工光合成”基础科学中心项目(批准号:22088102)等资助下,中国科学院大连化学物理研究所李灿院士团队成功实现了高效光电催化全分解水过程,分解水制氢效率达到4.3%,是目前文献最好结果。研究成果以“多媒介调控的无偏压光电催化全解水制氢效率超过4%,于2021年8月11日在线发表于《美国化学会志》上。

  光电催化全分解水制氢是将太阳光和水转化为化学燃料的有效方法,通过在空间和功能上解耦两个光电极(光阳极和光阴极)的光吸收和催化功能,从而更高效地利用太阳光,同时避免了外加偏压和牺牲试剂的使用。从原理上来说,这种结构类似于自然光合作用体系(光系统II和光系统I)提供水氧化和生产太阳能燃料的Z机制构型。如果能利用太阳能实现高效的光电催化全分解水制氢,改变能源和化工产业对化石资源的过度依赖,有助于解决气候危机、能源安全等问题,实现经济和地球生态可持续发展。


  研究团队前期通过模拟光系统II中关键组分的重要功能,构筑了高效的光电催化水氧化体系此工作基于自然光合作用的原理,成功实现了由自然光合作用Z机制启发的高效光电催化全分解水过程。通过将无机氧化物基光阳极,有机聚合物基光阴极与多个电荷传输媒介相耦合,组装了一个高效的无偏压全分解水光电化学池。该体系具有如下特性:

(1)有机聚合物的离散能级特性使得有机光阴极和无机光阳极的光谱吸收具有较好的互补性,极大地提高了太阳能的利用率;

(2)在捕光材料和电子受体/供体之间构建了一个包含多个电荷传输媒介的仿生电荷转移链。在电化学电位梯度的驱动下,光生电子通过这些电荷传输媒介有效转移,提高了电荷传输速率并降低了电荷复合速率,从而实现高效的电荷分离和传输,太阳能-氢气转换效率达到4.3%。


  该研究通过使用具有匹配能级的多媒介调控的仿生策略,为高效人工光合体系的合理设计和组装提供了新颖的思路和有效的方法。

 如果您想了解更多关于【光电催化水分解原理】,可以联系我们的在线客服为您详细解答。


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