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全自動采樣光解水制氫系統(tǒng)
發(fā)布時間：2022-11-16 瀏覽量：2160
因具有低成本、氧化還原無害等特點，利用鋅基半導(dǎo)體材料實現(xiàn)光催化分解水制氫反應(yīng)，成為緩解能源危機(jī)的重要手段之一。近年來，配位聚合物因其靈活的性質(zhì)可調(diào)性，成為設(shè)計和制備無機(jī)鋅基材料的有效來源。然而，利用配位聚合物衍生形成的高效穩(wěn)定結(jié)構(gòu)仍非常有限，且其演化過程中的結(jié)構(gòu)變化也需進(jìn)一步明晰。同時如何有效控制光催化過程中的電荷分離，也是發(fā)展高效鋅基催化體系的關(guān)鍵。長安大學(xué)李宇亮教授、廣東工業(yè)大學(xué)秦延林教授以配位聚合物配體競爭演化為途徑，通過調(diào)變反應(yīng)前驅(qū)體類別和比例實現(xiàn)配位聚合物的形貌差異，衍生了多種中空氧化鋅并進(jìn)一步構(gòu)建復(fù)合催化劑，光解水形成的高效電荷傳輸結(jié)構(gòu)可用于光催化分解水制氫反應(yīng)。
針對不同條件下顆粒生長、形貌演變的觀察，實現(xiàn)了多種微米片、微米球和六邊形微米棒配位聚合物的可控合成。同時，通過自模板熱解過程，精確制備了三維中空微米球和微米管氧化鋅材料。這些獨特的中空結(jié)構(gòu)擁有多面空腔，并暴露充分的表面反應(yīng)面積，光解水可有效促進(jìn)催化過程中的光生電荷/質(zhì)量傳遞。
進(jìn)一步將氧摻雜ZnIn2S4 (O-ZnIn2S4) 與多種中空氧化鋅材料緊密結(jié)合。研究表明，摻雜的晶格氧對復(fù)合催化劑電子結(jié)構(gòu)產(chǎn)生影響，有助于吸引更多的電荷參與到光催化過程中。同時，組分界面間形成的強(qiáng)作用異質(zhì)結(jié)在光催化應(yīng)用中具有獨特優(yōu)勢。首先，氧化鋅微米管的特殊開放結(jié)構(gòu)，使其內(nèi)外表面均勻組裝了O-ZnIn2S4形成雙面異質(zhì)結(jié)，可協(xié)同促進(jìn)復(fù)合體系中光生電荷的分離。其次，氧化鋅中空空腔可有效轉(zhuǎn)化利用光能，提高了催化劑整體的電荷激發(fā)和傳輸效率。此外，光解水多次循環(huán)測試及對比實驗證明了復(fù)合體系的穩(wěn)定性和實際應(yīng)用性能。
