新非贵金属光催化制氢材料研制成功

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中国科学技术大学化学与材料科学学院杜平武课题组设计制备出具有高转化率的非贵金属光催化制氢材料。这种材料表现出优越的人工光合成制氢性能和稳定性。近日，相关成果以封面标题形式发表于英国皇家化学会旗下《能源与环境科学》杂志。 　　氢气被认为是未来人类重要的清洁能源来源，因此开发无污染、低成本的制氢技术受到各国高度关注。通过模拟光合作用，设计高效光催化体系吸收光分解水制氢，将太阳能转化为氢能，是一种理想的制氢途径。但这一方法由于大量使用贵金属催化剂，因此成本昂贵。同时，吸光材料与助催化剂之间的空间分布不均匀，可能会减少光诱导激发态电子的生成，降低界面激发态电子的寿命，极大地影响光催化制氢效率。 　　杜平武课题组利用溶剂热法，巧妙地将新型磷化镍助催化剂负载在硫化镉半导体纳米线上，得到了分布均匀、接触紧密的磷化镍/硫化镉复合结构，从而获得高效、稳定、廉价的人工光合成催化剂。 　　实验数据和光谱表征证明，该复合结构能有效促进复合材料内的快速电子转移过程，从而抑制激发态电子的失活，提高可见光催化制氢性能。在添加硫化钠/亚硫酸钠的情况下，该催化剂材料实现了高效的光催化制氢：可见光大于420纳米条件下，每毫克样品每小时产氢速率达到1200微摩尔，90小时反应转化次数达到约*******，基于磷化镍助催化剂的每小时反应次数达到36400。由于原料价格低廉、性能优异、制备简单，该材料可用于可见光催化制氢，具有重要的研究价值。