華東理工大學材料學院楊化桂課題組在太陽能光解水領(lǐng)域取得重要進展，成功制備出一種新型太陽能光解水催化材料。相關(guān)研究成果日前發(fā)表于《德國應(yīng)用化學》雜志。
光解水技術(shù)可以將太陽能轉(zhuǎn)換存儲為化學能，被視為解決全球性能源與環(huán)境問題的理想方式之一。光解水材料的吸光范圍是太陽能轉(zhuǎn)換效率的重要影響因素，然而目前已報道的單一半導(dǎo)體光解水材料的吸光范圍在600納米左右。進一步拓寬光解水材料的吸光范圍是該研究領(lǐng)域的一大挑戰(zhàn)。
在這項研究工作中，研究人員基于金屬性光解水材料依靠帶內(nèi)躍遷來產(chǎn)生電子空穴對這一特點，利用鎢酸銨和鹽酸溶液合成反應(yīng)中間體鎢酸，通過在氨氣環(huán)境下通過固相燒結(jié)的方法可控制備出一種分解純水響應(yīng)波長達765納米的金屬性光催化材料氮化鎢。并通過導(dǎo)電率和電化學阻抗等測試，證明了合成的氮化鎢具有金屬性。同時，通過密度泛函理論驗證了氮化鎢材料的金屬性，并計算出該材料分解水過程為放熱反應(yīng)，從熱動力學角度印證了其易于完成光解水過程。
該項工作的研究人員表示，這種材料不僅首次實現(xiàn)了金屬性光催化材料全分解水，而且是目前分解純水響應(yīng)波長最長的單一光解水材料。這一研究成果為拓寬光解水材料吸光范圍提供了重要思路，或使今后全頻譜利用太陽能進行光解水制氫成為可能。
據(jù)悉，《物理化學學報》對這項工作做了亮點評述。該研究工作的第一作者為博士生王雨蕾，指導(dǎo)教師為楊化桂教授；理論計算部分由化學與分子工程學院龔學慶教授和博士生聶婷完成。該工作得到了國家自然科學基金、中國博士后科學基金、中央高�；究蒲袠I(yè)務(wù)費專項資金等項目資助。
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