使用高儲量材料進行光催化分解海水能夠制氫和高附加值化學品(H2O2)。
有鑒于此,上海交通大學周寶文副教授、北京大學王新強教授、王平助理教授等報道將Pd納米粒子與一維GaN納米線結合,修飾在Si晶片基底上,實現了光催化分解海水制備H2和H2O2。
本文要點:
(1)
通過原位光譜表征結合理論計算,表明這種納米復合材料中,Pd納米粒子能夠提取空穴以及調控*OH,海水的Cl-離子能夠改善電荷動力學、降低反應能壘的方式助力H2O→H2+H2O2轉化反應。
(2)
在使用3 W cm-2的聚焦太陽能并且沒有任何犧牲劑的條件下,這種光催化反應使用天然海水制氫的速率達到2.5 mmol cm-2 h-1,光轉化為氫的效率達到4.38 %。在3 W cm-2的光強度下,2 h內的水氧化反應生成H2O2的量達到300 μmol L-1,光轉化為化學品的效率達到0.53 %。光催化劑的穩定工作時間達到60 h,TON達到1.42×107 molH2 molPd-1。室外光催化測試的結果表明這種光催化海水分解制備綠色能源的前景。
參考文獻
Muhammad Salman Nasir, Ying Zhao, Haotian Ye, Tao Wang, Bowen Sheng, Jun Song, Jinglin Li, Ping Wang, Xinqiang Wang, Zhen Huang, Baowen Zhou, Efficient Hole Extraction and *OH Alleviation by Pd Nanoparticles on GaN Nanowires in Seawater for Solar-Driven H2 and H2O2 Generation, Angew. Chem. Int. Ed. 2025
DOI: 10.1002/anie.202420796
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/anie.202420796