近日,中科院大連化物所李燦院士利用雙共催化劑發(fā)展了Pt-PdS/CdS三元光催化劑,在可見光照射下,利用Na2S作為犧牲試劑,使產(chǎn)氫量子效率達到93%,成為迄今為止世界范圍內(nèi)光催化最高產(chǎn)氫量子效率。
“這個結(jié)果第一次出現(xiàn)的時候我們都不敢相信,之后經(jīng)過大量試驗,這個數(shù)據(jù)反復出現(xiàn),我們心情都特別的激動。”李燦在談到他的團隊在太陽能制氫方面取得的新進展時,喜悅之情溢于言表。
眾所周知,氫氣是高效、清潔、可再生的能源,在石油、煤礦等資源頻頻告急的今天,其地位不可小覷。但是“櫻桃好吃樹難栽”,尋找一種高產(chǎn)量低消耗的制氫方式是橫在科研學者面前的一座大山。
當前主要的制氫方式是化石資源重整制氫和電解水制氫。其缺點在于需要消耗自然界有限的化石資源且造成環(huán)境污染或消耗額外的電能。而太陽能光催化分解水制氫方式,由于利用的是豐富的太陽能和水資源且不產(chǎn)生二次污染,被認為是最理想的制氫途徑,因而受到世界各國的廣泛重視。但是,在李燦團隊的工作之前,國際上利用犧牲試劑可見光下的產(chǎn)氫量子效率最高僅為60%。
李燦及其團隊于4年前開始著手研究提高太陽能制氫的產(chǎn)氫量子效率的新方法。據(jù)李燦介紹,提高可見光區(qū)量子效率是這一領(lǐng)域的攔路虎,而在光催化過程的兩個半反應(yīng)中,氧化半反應(yīng)是光催化過程瓶頸的所在。其團隊通過反復試驗摸索,有效地解決了電子和空穴的分離、傳輸問題。最終利用犧牲試劑在可見光照射下獲得93%的產(chǎn)氫量子效率,已經(jīng)接近自然界光合作用原初過程的量子效率水平。該科研成果受到國內(nèi)外學界的高度重視。日本東京大學光催化研究專家K·Domen教授稱,該工作提供了一種人工設(shè)計高效光催化劑的方法。
“目前工業(yè)上硫化氫的分解主要采用克勞斯工藝處理,這種技術(shù)不能回收到氫資源,而且耗能很大。而我們這種新的技術(shù)可以在分解硫化氫等污染物的同時得到潔凈的氫氣資源。”李燦說,現(xiàn)在,我們正在嘗試工業(yè)放大試驗。如果試驗成功,將會在工業(yè)節(jié)能減排以及綠色工業(yè)方面做出突出貢獻。據(jù)了解,國內(nèi)企業(yè)界對此試驗已有初步的合作意向,具體的事項仍在商討之中。