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華東理工大學(xué)吳新平等人，最新Nature Catalysis！

來(lái)源：時(shí)間：2024-01-24 10:31:44 瀏覽：1360次

第一作者：Yiyang Li

通訊作者：吳新平研究員、Shik Chi Edman Tsang

通訊單位：華東理工大學(xué)、牛津大學(xué)

DOI:10.1038/s41929-023-01069-1

研究背景

近年來(lái)，海水光催化裂解制氫技術(shù)引起了科研人員的廣泛關(guān)注，但光催化劑在含鹽環(huán)境中的能量轉(zhuǎn)化能力和穩(wěn)定性較差，極大地阻礙了該技術(shù)的進(jìn)一步應(yīng)用，同時(shí)海水中電解質(zhì)的影響仍存在爭(zhēng)議。基于此，華東理工大學(xué)吳新平研究員和牛津大學(xué)Shik Chi Edman Tsang等人報(bào)道了在N摻雜的TiO₂光催化劑上的電解質(zhì)輔助電荷極化，它證明了熱輔助光催化裂解海水中H₂和O₂的化學(xué)計(jì)量演化。

文章要點(diǎn)

1、作者提出了在N摻雜的TiO₂光催化劑上的電解質(zhì)輔助電荷極化，它證明了熱輔助光催化裂解海水中H₂和O₂的化學(xué)計(jì)量演化。利用各種技術(shù)對(duì)電解質(zhì)輔助電荷極化進(jìn)行了研究，定量分析表明，光催化性能和載流子壽命與電解質(zhì)輔助電荷極化能呈線性相關(guān)。在實(shí)驗(yàn)室規(guī)模的太陽(yáng)能爐中獲得的穩(wěn)定的H₂演化速率為40.24 mmol g^-1 h^-1。

2、結(jié)合多種表征和密度泛函理論（DFT）計(jì)算表明，海水中的離子可以選擇性地吸附在相反電荷的光極化面，這可以延長(zhǎng)載流子壽命，導(dǎo)致在270 °C下的總能量轉(zhuǎn)換效率為15.9±0.4%。本工作是一種通過(guò)分割更豐富的鹽水資源來(lái)獲取太陽(yáng)能的實(shí)用策略。

圖文展示

圖1.Pt/N-TiO₂的POWS活性測(cè)試和TRPL光譜

圖2.N-TiO₂光催化劑中的小面依賴性電荷分離

圖3. 270 °C下N-TiO₂的AP-XPS研究

圖4.電解質(zhì)輔助POWS系統(tǒng)的計(jì)算研究

圖5.電解質(zhì)輔助的POWS反應(yīng)的性能

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