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全新水溶性小分子助催化劑大幅提高光催化產(chǎn)氫性能

  • 發(fā)布時間：2015-11-23 01:31:12  來源：科技日報  作者：佚名  責任編輯：羅伯特

　　科技日報訊 （記者吳長鋒 通訊員楊保國）中國科學技術(shù)大學化學與材料科學學院吳長征教授研究組與張群教授研究組合作，研制出全新水溶性簡單小分子助催化劑，使光催化產(chǎn)氫性能大幅提升，為擺脫目前廣泛使用的貴金屬助催化劑提供了新途徑。研究成果近日在線發(fā)表在《自然·通訊》上。

　　把低密度的太陽能高效轉(zhuǎn)化為可存儲的化學能，是發(fā)展可再生能源的重要途徑。但如何實現(xiàn)光能利用效率最大化，成為擺在科學家面前的一道難題。貴金屬被廣泛認為是提高太陽光光子能量利用效率的高效助催化劑，然而貴金屬作為固體催化劑往往接觸面積有限，同時高昂的成本也極大地限制了大規(guī)模應(yīng)用。針對上述挑戰(zhàn)，吳長征教授研究組突破了傳統(tǒng)觀點認為高效助催化劑大多集中于固體貴金屬的局限，首次發(fā)現(xiàn)了水溶性小分子三氟乙酸（TFA）是一類全新、高效的分子助催化劑。他們研究發(fā)現(xiàn)，通過簡單助催化劑分子的可逆氧化還原反應(yīng)，就能成功傳遞光生電荷，這為高效利用光子能量提供了新思路。他們將三氟乙酸加入含有具有高比表面積優(yōu)勢的鈮酸鉀二維納米材料溶液中，利用助催化劑簡單分子間快速的氧化還原反應(yīng)，加速該二維材料電荷快速轉(zhuǎn)移以提高光子利用效率，成功將光催化產(chǎn)氫性能提高了32倍。

　　張群教授研究組采用超快動力學分析表明，三氟乙酸添加后，鈮酸鉀納米片光生電子的壽命提高了近3倍，表明小分子助催化劑誘導(dǎo)的高效電荷轉(zhuǎn)移是該體系光催化性能大幅提高的重要原因。吳長征表示，該小分子助催化劑策略的提出，有望擺脫傳統(tǒng)貴金屬助催化劑體系，為設(shè)計廉價、高效的光催化體系提供了新途徑。

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