光催化分解水制氢机理研究取得新进展

信息来源:科技日报 日期:2021-03-25

   科技日报银川3月24日电 (记者王迎霞 通讯员何徽)记者24日从宁夏科技厅获悉,宁夏大学省部共建煤炭高效利用与绿色化工国家重点实验室研究员马保军团队在光催化制氢机理研究方面取得新进展,发现并提出了不同组装方法的复合催化剂的电子转移路径。相关研究成果近日发表在国际催化领域期刊《应用催化B:环境》。

  化石燃料的过度使用造成了能源短缺、温室效应及环境污染等严重问题,利用太阳能光催化剂分解水产氢是解决能源环境问题的最理想方法之一。马保军团队一直致力于光催化技术研究,在前期的相关研究中,团队阐明了贵金属主要用作催化质子还原的反应活性位点,而非贵金属助催化剂由于其大的比电容主要存储来自半导体的光激发电子。然而,光催化剂的结构与活性之间的关系需要进一步阐明,研究光催化剂的结构与光激发电子的传递路径之间的本质关系具有重要意义。

  马保军团队设计制备了(Ru/WC)/CdS和Ru/(WC/CdS)两种复合助催化剂。研究发现,当贵金属Ru先行担载在非贵金属助催化剂WC上时,两者在光催化析氢反应中具有协同作用。而当贵金属Ru直接担载在复合催化剂WC/CdS上时,由于电子的转移路径改变,两种助催化剂对于电子的作用呈现出竞争关系,削弱了助催化剂的协同作用,Ru/(WC/CdS)的光催化活性反而劣于WC/CdS。该研究阐述了WC和Ru在光催化剂中的作用以及不同活性位点组成的复合催化剂的电子转移路径,为在半导体上组装高效的复合助催化剂奠定了坚实基础。

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