浙師大「尋」到新型可見光催化劑:可以治水又能產氫

2020-12-05 浙江科技新聞網

  浙江在線8月11日訊(浙江在線記者 張吉 通訊員 繆靜)光催化技術作為一種高效、安全的環境友好型環境淨化技術,近年來常常被運用於水汙染治理,作為光催化技術的核心,光催化劑性能的高效與否,決定了光催化技術的效能。

  在浙江師範大學,數理信息學院材料科學與工程系副教授何益明經過多年的基礎研究,開發出了一種高效、穩定和廉價的可見光催化劑,在解決環境汙染和能源短缺問題具有重要的科學意義和實用價值,並得到了浙江省自然科學基金的大力支持。

  自上世紀70年代,自日本科學家提出「光觸媒」技術之後,光催化技術經過了多代發展,已經實現了可見光響應。「也就是說,能夠在太陽光的照射下完成催化作用。」何益明介紹說,比起第一代以二氧化鈦為代表、只能在紫外光照射下產生反應的的光催化技術,以硫化物、氮化碳為代表的第二代光催化技術效率更高,適用範圍也更廣。

  作為第二代光催化技術氮化碳「流派」,何益明所做的研究,目的是要找尋氮化碳的「修飾物」,通過組分和含量的優化獲得高性能的可見光催化劑。何益明把這個過程成為對氮化碳的「改造」,他告訴記者,氮化碳本身作為一種有機聚合物,具有製備技術簡單和成本低廉的優點,同時帶隙非常適合可見光響應,可以吸收460納米以下的光,而且經過「改造」後,其性能還能進一步得到提升。

  不過,尋找修飾物的過程,並不簡單。氧化鋅、磷酸銀、釩酸鑭……經過前期的文獻材料和相關論文調研,課題組首先要確定幾個在理論上能夠提升氮化碳性能的修飾物,再經過各輪實驗和論證,才能確定經過「改造」後的氮化碳性能是否真的獲得提升。最後,課題組發現,在加入釩酸鑭作為修飾物後,氮化碳的分離效率和帶隙都得到了顯著提升,最高的可以比純氮化碳的反應活性提升6-7倍。

  不僅如此,科研人員在實驗中還得到了「意外收穫」,他們發現,除了能夠實現汙水治理外,在經過修飾後的氮化碳還能實現光催化制氫。何益明認為,利用光催化技術將水製成氫氣,能夠改變如今依賴化石能源結構,對於未來解決能源危機,有效利用氫氣有著重要作用。

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