大連化物所提出太陽能規(guī)?；纸馑茪湫虏呗?/h1>
2020-02-16 18:50
山西化工 2020年1期
近日，中科院大連化物所催化基礎(chǔ)國家重點實驗室李燦院士、李仁貴研究員等在太陽能可規(guī)模化分解水制氫方面取得新進(jìn)展：率先提出并驗證了一種全新的“氫農(nóng)場”策略，該策略基于粉末納米顆粒光催化劑太陽能分解水制氫，太陽能光催化全分解水制氫效率創(chuàng)國際最高記錄。
太陽能光催化分解水制氫可將太陽能轉(zhuǎn)化并儲存為化學(xué)能，是科學(xué)家們長期以來的夢想。光催化過程是一個跨越多個時間尺度的復(fù)雜反應(yīng)過程，涉及化學(xué)、物理、生物等一系列多學(xué)科前沿科學(xué)問題。如果能利用太陽能實現(xiàn)高效水分解制氫，不僅可緩解人類能源的問題，還有望替代化石能源，將有可能改變世界能源格局，從根本上實現(xiàn)能源可持續(xù)發(fā)展和人類社會生態(tài)文明。
受自然光合作用原理啟發(fā)，該團(tuán)隊借鑒大規(guī)模種植莊稼的作法，率先提出并驗證了基于粉末納米粒子光催化劑的太陽能規(guī)?；纸馑茪涞摹皻滢r(nóng)場”策略，是一種不同于國際上報道的全新的策略?！皻滢r(nóng)場”策略，是借鑒自然光合作用Z-機(jī)制將光系統(tǒng)Ⅱ和光系統(tǒng)Ⅰ在空間上分離以及光反應(yīng)和暗反應(yīng)在空間上分離的原理，將分解水反應(yīng)中的水氧化反應(yīng)與質(zhì)子還原反應(yīng)在空間上分離，避免了氫氣和氧氣的逆反應(yīng)，規(guī)避了產(chǎn)物氫氣和氧氣分離等問題，水氧化反應(yīng)器開放，原理上解決了大規(guī)模應(yīng)用的技術(shù)瓶頸。實現(xiàn)“氫農(nóng)場”策略需要解決兩個關(guān)鍵問題，一是如何實現(xiàn)高效水氧化光催化過程，二是如何抑制納米光催化劑表面生成的氧化態(tài)和還原態(tài)物種之間的反應(yīng)。
李燦團(tuán)隊長期致力于太陽能光催化、光電催化及電催化的前沿科學(xué)問題研究，是國內(nèi)最早啟動太陽能光催化分解水制氫研究的團(tuán)隊之一。尤其在基于粉末納米顆粒光催化劑體系的光生電荷分離等關(guān)鍵科學(xué)問題研究上取得了系列重要進(jìn)展，先后提出異相結(jié)電荷分離機(jī)制，發(fā)現(xiàn)晶面間光生電荷分離效應(yīng)，發(fā)展了高對稱性半導(dǎo)體材料的光生電荷分離策略和極性誘導(dǎo)的光生電荷分離新策略，自主研發(fā)了光生電荷成像表征新技術(shù)，并確認(rèn)了晶面間光生電荷的分離等，受到國際太陽能光催化界的廣泛關(guān)注。在基礎(chǔ)研究取得進(jìn)展的同時，李燦團(tuán)隊一直在探索太陽能分解水制氫規(guī)?；瘧?yīng)用的示范。
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太陽能光催化分解水制氫可將太陽能轉(zhuǎn)化并儲存為化學(xué)能，是科學(xué)家們長期以來的夢想。光催化過程是一個跨越多個時間尺度的復(fù)雜反應(yīng)過程，涉及化學(xué)、物理、生物等一系列多學(xué)科前沿科學(xué)問題。如果能利用太陽能實現(xiàn)高效水分解制氫，不僅可緩解人類能源的問題，還有望替代化石能源，將有可能改變世界能源格局，從根本上實現(xiàn)能源可持續(xù)發(fā)展和人類社會生態(tài)文明。
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李燦團(tuán)隊長期致力于太陽能光催化、光電催化及電催化的前沿科學(xué)問題研究，是國內(nèi)最早啟動太陽能光催化分解水制氫研究的團(tuán)隊之一。尤其在基于粉末納米顆粒光催化劑體系的光生電荷分離等關(guān)鍵科學(xué)問題研究上取得了系列重要進(jìn)展，先后提出異相結(jié)電荷分離機(jī)制，發(fā)現(xiàn)晶面間光生電荷分離效應(yīng)，發(fā)展了高對稱性半導(dǎo)體材料的光生電荷分離策略和極性誘導(dǎo)的光生電荷分離新策略，自主研發(fā)了光生電荷成像表征新技術(shù)，并確認(rèn)了晶面間光生電荷的分離等，受到國際太陽能光催化界的廣泛關(guān)注。在基礎(chǔ)研究取得進(jìn)展的同時，李燦團(tuán)隊一直在探索太陽能分解水制氫規(guī)?；瘧?yīng)用的示范。
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