产氢效率提升15倍 光催化分解水制氢研究取得重要突破

产氢效率提升15倍 光催化分解水制氢研究取得重要突破

引用

中国科学院

1.

https://www.cas.cn/cm/202504/t20250408_5061832.shtml

中国科学院金属研究所科研团队在光催化分解水制氢领域取得重要突破。通过引入稀土元素钪对二氧化钛催化材料进行改造，成功将产氢效率提升15倍，相关研究成果于4月8日在《美国化学学会杂志》发表。

在模拟太阳光下，科研人员利用改造后的二氧化钛催化材料分解水制氢。新华社记者 刘祯 摄

光解水制氢技术以二氧化钛半导体为催化材料，在阳光下直接将水分解成氢气和氧气。当光线照射二氧化钛时，内部产生的带电粒子成为分解水的工具，整个过程绿色环保。然而，这些被激活的带电粒子并不稳定，绝大多数在百万分之一秒内就会复合湮灭。此外，高温制备容易形成氧空位捕获带电粒子，这些都大大降低了光催化反应的效率。

针对这一问题，科研团队创造性地引入钛在元素周期表中的邻居——钪元素对二氧化钛进行改造。由于半径相近，钪离子能完美嵌入材料而不造成结构变形，钪的稳定价态也恰好能够中和电荷失衡问题，且钪离子能重构晶体表面，产生特定的晶面结构让带电粒子有充分参与反应的时间和空间。

改造后的光催化材料性能显著提升，紫外线利用率突破30%，在模拟太阳光下产氢效率较同类材料提升15倍。如果用这种材料制作1平方米的光催化板，在阳光照射下每天能产生约10升的氢气。

目前，我国二氧化钛产能占全球50%以上，已形成完整的产业链。同时，我国的钪储量也位居世界前列。科研人员表示，光催化分解水效率进一步突破后将有望实现产业应用，推动能源结构升级。

本文原文来自新华社