化工仪器网手机版
移动端访问更便捷
新型分子纳米光催化剂实现高效率准均相光催化分解水制氢
2024年12月21日 13:54:03
来源：化工仪器网 作者：杨 点击量：5091
中国科学院院士、华东理工大学教授朱为宏与华东理工大学特聘研究员张维伟团队创新性地提出了基于供体-受体结构的分子纳米光催化剂实现高效率准均相光催化分解水制氢的方法
太阳光催化分解水制氢作为一种清洁能源技术，对解决能源危机和环境污染问题具有重要意义。然而，传统的有机光催化剂大多基于聚合物半导体材料，存在严重的光捕获和激子复合损失问题，限制了光催化制氢效率的提升。
近日，中国科学院院士、华东理工大学教授朱为宏与华东理工大学特聘研究员张维伟团队针对这一瓶颈，创新性地提出了基于供体-受体结构的分子纳米光催化剂实现高效率准均相光催化分解水制氢的方法，不仅适用于光催化制氢，也可扩展应用于其他光化学反应工程。
该策略成功地将具有供体-受体(D-A)结构的单组分小分子材料(4CzPN)由原始的微米级颗粒重塑为尺寸均一、形貌规整的纳米有机光催化剂，粒径约为60纳米。由于表面活性剂的限域作用，该纳米光催化剂可以在水相环境中均匀分散，形成准均相纳米光催化水溶液，其粒径分布在至少30天内保持稳定。
与传统的超声分散异相催化剂相比，该准均相光催化剂表现出光吸收性能、激子解离效率和水润湿性的同步提升。实验结果显示，其光催化制氢速率提升了四个数量级，达到116.42 mmol g⁻¹h⁻¹，并且在365nm光照下的表观量子效率(AQY)高达30.2%，位于目前单结有机光催化剂的前列。
研究团队的创新之处在于使用了双表面活性剂限域策略，有效降低了纳米光催化剂的表面曲率和静电排斥作用，从而强化了胶束的形成并提高了光催化反应的稳定性。高分辨透射电子显微镜(HR-TEM)和理论计算进一步表明，纳米光催化剂外层包裹的离子性表面活性剂可以提高助催化剂的负载，并促进光生激子的解离以及电荷的生成。
此外，为了解决纳米光催化剂宏量制备的瓶颈问题，研究团队巧妙结合了两种纳米合成方法。他们将原料需求量少的搅拌纳米沉淀法(SNP)应用于光催化的条件筛选，将原料需求量大、具有流动属性的涡流强化瞬时纳米沉淀法(FNP)应用于光催化剂的规模化制备，从而实现了从批量筛选到宏量制备的知识转移和跨越衔接，为纳米有机光催化剂的研发和生产提供了可靠的技术路径。
该研究不仅揭示了催化剂形貌和界面微环境的调控对于有机光催化剂分解水反应过程的关键作用，而且所提出的方法不仅适用于光催化制氢，还可扩展应用于其他光化学反应工程。这一研究成果为清洁能源技术的发展注入了新的活力，为解决能源危机和环境污染问题提供了有力支持。
相关研究成果Efficient Quasi-Homogenous Photocatalysis Enabled by Molecular Nanophotocatalysts with Donor-Acceptor Motif于近日在国际期刊《先进材料》(Advanced Materials)上发表。
参考来源：中国科学报
相关阅读 Related Reading
查看更多+-
超高效二维液相色谱-四级杆串联飞行时间质谱联用仪中标结果公告
项目名称：辽阳石化超高效二维液相色谱-四级杆串联飞行时间质谱联用仪，项目编号：0720-2540zbzx0059，招标范围：超高效...2025-05-14 11:17:19 -
近期，国家发改委明确提出安排3000亿元超长期特别国债资金支持“两新”建设，带动产学研协同与生产力提升。2025-05-13 16:08:32
-
项目名称：大连院2025年国拨课题资本性项目气相色谱-质谱联用仪，项目编号：0712-254032502026，招标范围：气相色谱...2025-05-13 13:52:00
-
华谱科仪宣布完成过亿元Pre-B轮融资，由京国瑞基金和北工投资旗下北京高精尖基金联合领投，老股东弘晖基金、架桥资本跟投，长海资本担...2025-05-13 09:04:53
-
仪器聚焦丨热点重点大盘点 仪器行业本周要点速递(2025年第13期）
本周化工仪器领域的最新动态有中办国办印发《安全生产考核巡查办法》、国家药监局发布《医疗器械网络销售质量管理规范》、工信部部署202...2025-05-12 10:24:25 -
新疆维吾尔自治区药品检验研究院就“新疆维吾尔自治区药品检验研究院采购检验及科研用实验供应品”发布招标公告，预算316.18万元。2025-05-09 09:24:04
版权与免责声明
- ①凡本网注明“来源：化工仪器网”的所有作品，均为浙江兴旺宝明通网络有限公司-化工仪器网合法拥有版权或有权使用的作品，未经本网授权不得转载、摘编或利用其他方式使用上述作品。已经本网授权使用作品的，应在授权范围内使用，并注明“来源：化工仪器网”。违反上述声明者，本网将追究其相关法律责任。
- ②本网转载并注明自其他来源（非化工仪器网）的作品，目的在于传递更多信息，并不代表本网赞同其观点和对其真实性负责，不承担此类作品侵权行为的直接责任及连带责任。其他媒体、网站或个人从本网转载时，必须保留本网注明的作品第一来源，并自负版权等法律责任。
- ③如涉及作品内容、版权等问题，请在作品发表之日起一周内与本网联系，否则视为放弃相关权利。
