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中南大学刘敏教授课题组在高效太阳能产氢领域取得新进展

来源:物理与电子学院 点击次数:次 发布时间:2018年03月06日 作者:杨凌云

本网讯 近日,《Cell》旗下能源领域旗舰刊物《Joule》在线发表了我校物理与电子学院刘敏教授课题组,与国家纳米中心朴玲玉、刘新风、施兴华研究员,中科院理化技术研究所陈勇研究员,关于CoP纳米颗粒太阳能转化产氢的最新研究成果,论文题为“Ultrasmall CoP Nanoparticles as Efficient Cocatalysts for Photocatalytic Formic Acid Dehydrogenation”(DOI: 10.1016/j.joule.2018.01.007)。刘敏教授为通讯作者。

论文首次将CoP纳米粒子应用到分解甲酸体系中,在解决了成本和酸耐受性的前提下,采用改善反应动力学和调控热力学双管齐下的策略实现了高活性、高选择性以及强稳定的光催化产氢过程。在纯甲酸水溶液中,体系产氢效率是CdS的30倍(182000 μmol.g-1h-1),也是目前已报道文献最优值(Pd/C3N4)的近4倍。对比实验证实,不论是表观量子效率还是TOF值均高于Pt、Pd、Ru和Au等贵金属体系;在可见光照射下,产生的氢气泡肉眼清晰可见,连续不断达7天之久;产氢选择性达99.5%以上;更重要的是,体系通过调控H2脱附能降低了反应活化能,即使与热催化体系相比,该过程的活化能也具有明显优势。理论和实验结果表明,同时提高体系反应动力学(提高光生载流子分离效率)和改善反应热力学(降低反应活化能)是该体系具有高效光催化分解甲酸产氢能力的关键原因。该研究具有重要的实用价值,为推动光催化分解甲酸的应用提供了新思路。

论文链接:http://www.cell.com/joule/fulltext/S2542-4351(18)30035-7


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