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| 硅材料“光解水制氫”機制取進(jìn)展 |
| 來(lái)源：中國粉體技術(shù)網(wǎng) 更新時(shí)間：2015-02-04 10:14:35 瀏覽次數： |
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 （中國粉體技術(shù)網(wǎng)/班建偉）眾所周知，氫氣是一種非常清潔且可儲存運輸的可再生能源，因此利用太陽(yáng)能分解水制備氫氣已成為一種備受關(guān)注的清潔新能源技術(shù)。半導體催化劑在光解水制氫過(guò)程中扮演著(zhù)非常重要的角色，包括俘獲光能、降低反應勢壘、減少能耗、加快反應速度等。硅材料作為地球上豐度最高且應用最為廣泛的半導體材料，早已有報道預言可用于光解水制氫技術(shù)。
近日，中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)教授熊宇杰課題組首次揭示了硅納米線(xiàn)表面“光解水制氫”的機制，并為其制氫性能的提高提供了新的途徑。研究成果發(fā)表于《德國應用化學(xué)》，并被選為該期刊的熱點(diǎn)論文（Hot Paper）。
研究人員巧妙地通過(guò)微納制造技術(shù)（即自上而下）和濕化學(xué)方法（即自下而上）相結合，具有高度選擇性地調控硅納米線(xiàn)陣列的表面懸鍵類(lèi)型和數量?；谙到y紅外光譜監測，研究團隊得以將光催化產(chǎn)氫效率及激子平均壽命與表面懸鍵聯(lián)系起來(lái)，從而凸顯了硅材料表面懸鍵在光催化應用中的關(guān)鍵作用。另一方面，研究人員發(fā)現該過(guò)程產(chǎn)生的氫氣和氧氣的比例遠高于常規思維中的化學(xué)計量比，因此與傳統的光催化產(chǎn)氫機制應該有所差異。江俊教授課題組通過(guò)理論模擬，不但證實(shí)了預計中表面懸鍵對于電荷分離的貢獻，而且掃描出在不同懸鍵表面所發(fā)生的化學(xué)反應勢壘?；谠撓盗邪l(fā)現，研究團隊首次撥開(kāi)了硅材料“光解水制氫”機制的“面紗”，確定了其反應機制。在理解作用機制之后，研究人員開(kāi)發(fā)出了一類(lèi)基于常規半導體工業(yè)技術(shù)的表面化學(xué)處理方法，為調控位于硅納米線(xiàn)表面的懸鍵狀態(tài)提供了簡(jiǎn)捷途徑，得以理性地調變其光催化制氫性能。
該研究工作提出了新的表面工程思路，為開(kāi)發(fā)高效、自然界豐富的光催化劑鋪筑有效道路，并將拓展人們對化學(xué)轉化中電子運動(dòng)“微觀(guān)引擎”的控制能力，對高效催化劑的理性設計具有重要推動(dòng)作用。
研究工作得到了科技部“973”計劃、國家自然科學(xué)基金、國家青年千人計劃、中科院百人計劃、高等學(xué)校博士學(xué)科點(diǎn)專(zhuān)項科研基金、校重要方向項目培育基金等項目的資助。（來(lái)源：中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)）
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