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了解用于水分解的光催化剂的稳定性以提高氢气产量

由可再生能源产生的氢气可用作不会增加CO2排放的燃料,因此正在成为未来重要的能源。

在南澳大利亚州,计划在怀阿拉附近开设世界上最大的氢能发电厂,作为广泛的氢能就业计划的一部分,该计划强调了弗林德斯大学、阿德莱德大学和东京科学大学专家的最新研究的及时性。

弗林德斯化学物理学教授GuntherAndersson说:“参与氢科学是一个激动人心的时刻,并且正在取得快速进展以确保最大可能的氢生产效率,”他是一篇概述该方法的新文章的第一作者。期刊ACSAppliedMaterials&Interfaces。

光催化水分解是一种很有前途的技术,它使用半导体粒子作为光催化剂将水分解成氢和氧。虽然研究人员了解到光催化剂半导体的结构和电子特性在决定光催化活性方面起着重要作用,但他们的目标是找到最好和最有效的材料来辅助这一过程——他们发现这种材料是氧化铬。

“助催化剂可以通过支持电子和保持分离来促进有效的光催化水分解,并充当水分解反应的活性位点,”安德森教授说,他是科学学院弗林德斯大学纳米科学与技术研究所的副主任和工程。

“然而,助催化剂需要一个保护层来抑制H2和O2的重组,这将导致逆向反应,将H2和O2带回H2O。

“我们需要找到合适的覆盖层材料,以确保最有效的光催化水分解——这促使我们探索混合过渡金属氧化物。”

研究人员发现,氧化铬覆盖层保护了光催化中的水分解过程,用于太阳光驱动的氢气生产。

他们的工作研究了作为退火过程的函数,光沉积在不同颗粒上的氧化铬的稳定性、氧化态以及体积和表面电子结构。

重要的是,国际研究小组还发现氧化铬覆盖层对水分解反应没有贡献。

高级合著者阿德莱德大学化学教授GregoryMetha补充说:“世界领先的光催化剂具有氧化铬覆盖层,这项工作揭示了对涂层性质的新见解,可能会导致未来材料的改进。”

众所周知,氧化铬覆盖层保护光催化中的水分解过程,用于太阳光驱动的氢气生产。研究人员发现,氧化铬覆盖层的热稳定性取决于底层光催化剂的化学性质。

“了解退火条件下光催化剂颗粒上氧化铬层的稳定性、氧化态和电子结构对于光催化水分解中的覆盖层应用至关重要,”安德森教授说。

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