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硅材料可助力光解水制氢

2019/10/15 15:37:522111

中科大1月22日发布消息称，该校熊宇杰教授课题组日前撩开了硅材料助力“光解水制氢”的面纱。这项成果发表在最新一期国际著名化学期刊《德国应用化学》上，为寻找和开发自然界丰富、高效的光催化剂打下坚实基础。

氢气是一种非常清洁且可储存运输的可再生能源，利用太阳能分解水制备氢气，已成为全世界备受关注的清洁新能源技术。在过去的研究中，半导体催化剂在“光解水制氢”过程中扮演着非常重要的角色，包括俘获光能、减少能耗、加快反应速度等。硅材料作为地球上丰度最高且应用最广泛的半导体材料，早已有报道预言可用于“光解水制氢”技术。

在研究中，熊宇杰课题组巧妙地通过微纳制造技术和湿化学方法，高度选择性地调控硅纳米线阵列的表面悬键类型和数量。基于中科大理化科学实验中心王成名高级工程师的系统红外光谱监测，研究团队得以将光催化产氢效率与硅材料表面悬键联系起来，从而凸显了硅材料表面悬键在光催化应用中的关键作用。在理解作用机制之后，研究人员还开发出一类基于常规半导体工业技术的表面化学处理方法，为调控位于硅纳米线表面的悬键状态提供了简捷途径。该研究提出新的“光解水制氢”表面工程思路，可有效推动光催化剂的理性设计。