西安交大在光催化制氫領域取得新進展

2020-09-17 小材科研

環境汙染和能源短缺是當今人類面臨的重大挑戰，光催化分解水制氫有望從根本上解決能源和環境問題，因此具有重要意義。寬範圍的光吸收和快速的電子空穴分離是實現高效可見光催化的關鍵。

近日，西安交通大學電氣學院新型儲能與能量轉換納米材料研究中心、電力設備電氣絕緣國家重點實驗室精心設計了一種新型光催化材料Au@UiOS@ZIS（金@巰基UiO66@硫銦鋅），其中Au納米點被錨定在巰基修飾的UiO66（縮寫為UiOS）金屬有機骨架的孔中，而硫銦鋅（ZnIn2S4，縮寫為ZIS）納米片被包裹在巰基UiO66的外面。研究發現，金的不同位置對光生載流子的轉移有很大影響。在催化劑金@巰基UiO66@硫銦鋅中，光生電子從硫銦鋅轉移到巰基UiO66，再轉移到封裝在巰基UiO66孔中的金納米點上，形成了一個平滑的電子傳輸通道；此外，位於孔中的金納米點可以顯著縮短載流子遷移距離，並迅速接受電子。最優催化劑在可見光下的光催化產氫速率達到39.2 mmol/h/g，分別是巰基UiO66、硫銦鋅和巰基UiO66@硫銦鋅的435.1、61.2和10.2倍。該研究表明，可以通過調整貴金屬的位置來實現光生載流子的轉移通道的調控，優化光催化制氫效率。

該研究成果以「Au nanodots@thiol-UiO66@ZnIn2S4nanosheets with significantly enhanced visible-light photocatalytic H2evolution: The effect of different Au positions on the transfer of electron-hole pairs（Au納米點@巰基UiO66 @ ZnIn2S4納米片顯著增強可見光光催化制氫：不同Au位置對電子-空穴對轉移的影響）」為題發表在催化領域頂級期刊《應用催化B》 （影響因子16.683）上，論文第一作者為電氣學院博士生毛思鰻，通訊作者為電氣學院石建穩副教授，該項研究工作得到了國家自然科學基金、陝西省自然科學基金、電力設備電氣絕緣國家重點實驗室自主研究課題資助，西安交通大學分析測試共享中心為該研究的表徵提供了支持。該項工作是團隊在《納米能源》、《應用催化B》、《材料化學A》（Nano Energy, 2017, 39, 183-191; Applied Catalysis B, 2019, 244, 748-757；Journal of Materials Chemistry A, 2019, 7, 15278-15287；Journal of Materials Chemistry A, 2020, 8, 11031-11042)上發表成果之後，又在催化領域頂級期刊上發表的重要研究成果。

新型儲能與能量轉換納米材料研究中心瞄準新能源技術發展前沿，圍繞新型儲能和能量轉換納米材料研究方向，開展以材料微觀/介觀結構-化學特性-納米製備技術為核心的基礎研究工作，並以新能源轉換與儲能系統示範工程的研究和實施帶動電氣工程學科的發展建設，實現在該領域的理論創新與研究方法的創新。

來源：西安交大

論文連結:

https://doi.org/10.1016/j.apcatb.2020.119550

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