科学家开发一种新型二维材料用于光解水制氢

托木斯克理工大学的科学家领导的一联合研究团队开发了一种新型二维材料生产氢气,通过暴露在阳光下,该材料可以有效地从淡水,海水和污水中产生氢分子。这是一种高效绿色的光解水制氢方法。该成果发表在《ACS Applied Materials & Interfaces》上(IF:8,758;Q1)。

科学家开发一种新型二维材料用于光解水制氢

“氢气是一种替代能源。因此,氢技术的发展可以成为解决全球能源挑战的一种解决方案。然而,还有许多问题需要解决。特别是,科学家们仍在寻找高效、绿色的制氢方法。其中一种主要方法是光解水制氢。

开发的材料是厚度为1微米的三层结构。下层是金薄膜,第二层是由10纳米的铂金制成,第三层是铬化合物和有机分子的金属有机框架薄膜。

在实验过程中,研究人员浇灌材料并密封容器,以定期收集气体样品以确定氢的含量。红外光引起样品表面的等离子体激元共振。金膜上产生的热电子被转移到铂金层上。这些电子在与有机层界面处引发了质子还原。如果电子到达金属-有机框架的催化中心,后者也被用来还原质子并获得氢气。

实验证明,100平方厘米的材料可以在一小时内产生0.5升的氢气。这是二维材料的最高速率记录之一。

在这种情况下,金属有机框架还起到了过滤器作用。它过滤了杂质,并将已经净化的无杂质的水传递给金属层。这是非常重要的。

未来,科学家们会改进材料,使其对红外和可见光光谱都有效。

这种材料已经在可见光谱中表现出一定的吸收率,但是其效率却比红外光谱中的吸收率稍低。经过改进后,可以说这种材料在93%太阳光光谱范围内都能发挥作用。

上一篇:

下一篇:


标签