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產氫效率提升15倍 光催化分解水制氫研究取得重要突破

來源: 責編: 時間:2025-04-09 07:28:35 50觀看
導讀  4月7日,在中國科學院金屬研究所沈陽材料科學國家研究中心實驗室,科研人員在檢測改造后的半導體光催化材料二氧化鈦樣品。新華社記者 潘昱龍 攝  新華社沈陽4月8日電(記者王瑩、劉禎)記者從中國科學

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  4月7日,在中國科學院金屬研究所沈陽材料科學國家研究中心實驗室,科研人員在檢測改造后的半導體光催化材料二氧化鈦樣品。新華社記者 潘昱龍 攝kYi28資訊網——每日最新資訊28at.com

  新華社沈陽4月8日電(記者王瑩、劉禎)記者從中國科學院金屬研究所獲悉,我國科研人員利用稀土元素鈧對光催化分解水的催化材料進行改造,產氫效率提高15倍,創造了該材料體系的新紀錄。相關論文4月8日在學術期刊《美國化學學會雜志》上發表。kYi28資訊網——每日最新資訊28at.com

  據介紹,光解水制氫以二氧化鈦半導體為催化材料,在陽光下直接將水分解成氫氣和氧氣。當光線照射二氧化鈦時,內部產生的帶電粒子成為分解水的工具,整個過程綠色環保。kYi28資訊網——每日最新資訊28at.com

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  4月7日,在中國科學院金屬研究所沈陽材料科學國家研究中心實驗室,科研人員在研磨改造后的半導體光催化材料二氧化鈦。新華社記者 潘昱龍 攝kYi28資訊網——每日最新資訊28at.com

  “但這些被激活的帶電粒子并不穩定,絕大多數在百萬分之一秒內就會復合湮滅。此外,高溫制備容易形成氧空位捕獲帶電粒子,這些都大大降低了光催化反應的效率。”中國科學院金屬研究所所長、科研團隊負責人劉崗說。kYi28資訊網——每日最新資訊28at.com

  針對這一問題,科研團隊創造性地引入鈦在元素周期表中的鄰居——鈧元素對二氧化鈦進行改造。由于半徑相近,鈧離子能完美嵌入材料而不造成結構變形,鈧的穩定價態也恰好能夠中和電荷失衡問題,且鈧離子能重構晶體表面,產生特定的晶面結構讓帶電粒子有充分參與反應的時間和空間。kYi28資訊網——每日最新資訊28at.com

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  4月7日,在中國科學院金屬研究所沈陽材料科學國家研究中心實驗室,科研人員在討論實驗設計。新華社記者 潘昱龍 攝kYi28資訊網——每日最新資訊28at.com

  “改造后的光催化材料性能顯著提升,紫外線利用率突破30%,在模擬太陽光下產氫效率較同類材料提升15倍。”劉崗說,如果用這種材料制作1平方米的光催化板,在陽光照射下每天能產生約10升的氫氣。kYi28資訊網——每日最新資訊28at.com

  目前,我國二氧化鈦產能占全球50%以上,已形成完整的產業鏈。同時,我國的鈧儲量也位居世界前列。科研人員表示,光催化分解水效率進一步突破后將有望實現產業應用,推動能源結構升級。kYi28資訊網——每日最新資訊28at.com

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  4月3日,在中國科學院金屬研究所沈陽材料科學國家研究中心實驗室,科研人員展示改造前后的半導體光催化材料二氧化鈦。新華社記者 金立旺 攝kYi28資訊網——每日最新資訊28at.com

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  這是在中國科學院金屬研究所實驗室沈陽材料科學國家研究中心拍攝的光催化分解水制氫實驗(4月3日攝)。新華社記者 金立旺 攝kYi28資訊網——每日最新資訊28at.com

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  4月3日,在中國科學院金屬研究所沈陽材料科學國家研究中心實驗室,科研人員展示改造后的半導體光催化材料二氧化鈦。新華社記者 金立旺 攝kYi28資訊網——每日最新資訊28at.com

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  4月3日,在中國科學院金屬研究所沈陽材料科學國家研究中心實驗室,科研人員在討論實驗設計。新華社記者 金立旺 攝kYi28資訊網——每日最新資訊28at.com

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  4月3日,在中國科學院金屬研究所沈陽材料科學國家研究中心實驗室,科研人員在觀察光催化分解水制氫的實驗進展。新華社記者 金立旺 攝kYi28資訊網——每日最新資訊28at.com

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  4月3日,在中國科學院金屬研究所沈陽材料科學國家研究中心實驗室,研究員劉崗(中)、副研究員康宇陽(左)、博士研究生秦飛合影。新華社記者 金立旺 攝kYi28資訊網——每日最新資訊28at.com

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