“点水成氢”！太阳能制氢要害一步被打破

  把水变成清洁动力“氢燃料”，只需阳光照耀？这个从前的科学想象，正被科研人员一步步变为实际。日前，我国科学院金属研讨所刘岗研讨员团队在光催化分化水制氢范畴获得重要打破，经过稀土钪掺杂技能，成功将二氧化钛的紫外光解水制氢功率提高15倍。这一效果为太阳能大规模制氢供给了新资料计划，相关研讨效果8日发表于《美国化学会会刊》。

  150年前，科幻作家凡尔纳曾预言“水将成为终极燃料”。科学家们一向尽力开展能将这个预言变为实际的各种或许的技能，这中心还包含经过阳光直接分化水获取氢气。与传统的“太阳能发电+电解水”制氢比较，光催化分化水能直接用阳光“一键产氢”，设备简略且本钱低价。但是，自1972年发现二氧化钛的光解水特性以来，怎样阻挠光生电荷快速复合一向是世界性难题——就像一场在迷宫中进行的赛车，绝大多数电子还未抵达结尾就已湮灭。

  研讨团队立异性地选用稀土元素钪作为“改造工程师”，经过其共同的原子排布才能，在二氧化钛外表构建出两条“电荷高速公路”：{101}晶面专供空穴通行，{110}晶面则担任电子运送。试验显现，掺杂5%钪的二氧化钛不只消除了资料内部的电荷圈套，还形成了强度达1kV/cm的定向电场，使光生电荷别离功率提高200倍，对紫外光的量子功率打破30%。

  “这相当于在数百纳米巨细的二氧化钛颗粒里架起了立交桥。”刘岗解说，若将新资料制造成1平方米的光催化资料面板，每日太阳光照可发生约10升的氢气。但他也坦言：“这仅仅‘半场成功’，现在咱们仅仅利用了占太阳光5%的紫外光，怎么用好占43%的可见光是咱们的下一个攻关方向。”

  “这项研讨为规划高效光催化资料供给了新思路，跟着功率逐渐提高，太阳能光解水制氢有望成为绿色动力系统的重要拼图。”刘岗展望。

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