【催化】Angew. Chem. 壓電催化產氫—利用機械振動驅動水分解產氫

2021-02-15 微算雲平臺

（內容來源頂級出版社「Wiley威立 」← 關注它）

氫能被視為未來的理想清潔能源。光催化和電催化是目前國際上研究產氫的熱點。但各自存在一些不足。比如光催化分解水制氫氣對可見光範圍的光利用率低，對黑暗條件無響應等。電催化分解水制氫氣則需要消耗電能，以及優異的電催化材料通常含有貴金屬，而貴金屬材料比較昂貴。

最近，浙江師範大學地環學院的武崢副教授、物電學院的賈豔敏教授以及香港理工大學的黃海濤教授團隊通過壓電催化效應，利用機械振動驅動水分解製備清潔可再生氫能。

目前國際上很少有關於收集震動能來分解水制氫的研究報導。壓電催化的優點是可以收集海洋中和現代建築物中廣泛存在的振動能，例如人工和自然產生的海洋噪聲的頻段範圍可以從低頻（10至500 Hz）到高頻（> 25 kHz）。

該研究工作創新性地利用鐵酸鉍壓電材料，在1 h的機械振動（45 kHz，100W）激勵下，每克催化劑分解水的產氫量為124.1微摩爾。該研究工作對於推動利用自然界和人造震動能來分解水製備清潔可再生氫能具有重要意義 。

由於純鐵酸鉍材料的導帶底比氫電位H+/H2（0 V）更正，不足以靠光催化來實現分解水產氫。而由機械振動引起的壓電效應產生的內建電場則可以傾斜鐵酸鉍材料的能帶，進而使得其導帶邊緣高於能夠產氫的H+/H2電位，從而實現產氫。內建電場的大小可以通過選擇合適的壓電材料或者改變材料的幾何形狀來調節。

相關工作發表在Angew. Chem. Int. Ed. 上，文章的第一作者是香港理工大學的博士研究生尤慧琳。

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https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/anie.201906181

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