Scientific Reports：研究發(fā)現(xiàn)光催化可分解制氫 |

為您介紹：12月15日，中科院大連化物所潔凈能源國家實驗室（甲氧咪草煙）研究部李燦院士和李仁貴博士等人在光催化水分解制氫反應(yīng)研究中發(fā)現(xiàn)，以典型的甲醇溶液作為反應(yīng)溶液，用傳統(tǒng)的石英反應(yīng)器，在高壓汞燈作為光源（激發(fā)光能量遠小于石英的帶隙）的情況下，在沒有加入任何半導(dǎo)體光催化劑的情況下，反應(yīng)體系生成了可觀量的H2。

光催化制氫研究

光催化制氫研究領(lǐng)域通常采用CH3OH作為產(chǎn)氫半反應(yīng)的犧牲劑以探測光催化劑的質(zhì)子還原反應(yīng)能力。但在本工作中，研究人員用光催化反應(yīng)研究寬泛使用的石英反應(yīng)器，在高壓汞燈作為光源、在沒有加入任何光催化劑的空白反應(yīng)實驗中察看到氫氣的生成；隨后通過反應(yīng)條件的調(diào)變（溶液濃度、pH值、激發(fā)波長以及不同波長激光作為光源等條件的調(diào)控），確認了H2的產(chǎn)生源于石英反應(yīng)器與甲醇水溶液的界面上。為了增大絕緣體與溶液的接觸界面，研究人員在反應(yīng)體系中加入絕緣體的顆粒（SiO2，Al2O3等）并擔(dān)載少量Pt作為產(chǎn)氫助催化劑時，發(fā)現(xiàn)產(chǎn)氫的量能夠得到大幅度提升；從而確認在激發(fā)光源能量遠小于絕緣體帶隙的條件下，絕緣體表面顯示出光催化重整甲醇制氫的活性。

光催化制氫意義

研究人員進一步通過熒光光譜（PL）、電子自旋共振(ESR)等表征發(fā)現(xiàn)，石英自身由于在高溫退火制成過程中會不可避免地在表面生成少量的缺陷態(tài)，初步認為這些缺陷態(tài)形成的淺能級能夠被能量遠小于石英帶隙的光子所激發(fā)，產(chǎn)生的光生電子參與質(zhì)子還原反應(yīng)而生成H2；由于貴金屬Pt加速了光生電子參與質(zhì)子還原的放氫反應(yīng)，故在絕緣體表面擔(dān)載少量Pt可顯著增加氫的產(chǎn)量。該工作拓展了大家對絕緣體表面物理化學(xué)性質(zhì)的認識，特別是對發(fā)展和完善半導(dǎo)體多相光催化理論和實驗具有重要意義。

                                                                                                       責(zé)任編輯：qxl

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