產氫效率提升15倍 光催化分解水制氫研究取得重要突破

2025年04月08日15:50:38 科學 8195

新華社瀋陽4月8日電(記者王瑩、劉禎)記者從中國科學院金屬研究所獲悉,我國科研人員利用稀土元素鈧對光催化分解水的催化材料進行改造,產氫效率提高15倍,創造了該材料體系的新紀錄。相關論文4月8日在學術期刊《美國化學學會雜誌》上發表。

據介紹,光解水制氫以二氧化鈦半導體為催化材料,在陽光下直接將水分解成氫氣和氧氣。當光線照射二氧化鈦時,內部產生的帶電粒子成為分解水的工具,整個過程綠色環保。

「但這些被激活的帶電粒子並不穩定,絕大多數在百萬分之一秒內就會複合湮滅。此外,高溫製備容易形成氧空位捕獲帶電粒子,這些都大大降低了光催化反應的效率。」中國科學院金屬研究所所長、科研團隊負責人劉崗說。

針對這一問題,科研團隊創造性地引入鈦在元素周期表中的鄰居——鈧元素對二氧化鈦進行改造。由於半徑相近,鈧離子能完美嵌入材料而不造成結構變形,鈧的穩定價態也恰好能夠中和電荷失衡問題,且鈧離子能重構晶體表面,產生特定的晶面結構讓帶電粒子有充分參與反應的時間和空間。

產氫效率提升15倍 光催化分解水制氫研究取得重要突破 - 天天要聞

在模擬太陽光下,科研人員利用改造後的二氧化鈦催化材料分解水制氫。新華社記者 劉禎 攝

「改造後的光催化材料性能顯著提升,紫外線利用率突破30%,在模擬太陽光下產氫效率較同類材料提升15倍。」劉崗說,如果用這種材料製作1平方米的光催化板,在陽光照射下每天能產生約10升的氫氣。

目前,我國二氧化鈦產能佔全球50%以上,已形成完整的產業鏈。同時,我國的鈧儲量也位居世界前列。科研人員表示,光催化分解水效率進一步突破後將有望實現產業應用,推動能源結構升級。

科學分類資訊推薦

走在開放前沿,它們靠什麼成為全球資源「強磁場」? - 天天要聞

走在開放前沿,它們靠什麼成為全球資源「強磁場」?

每經編輯:楊歡圖片來源:成都東部新區供圖從地面到天空,一座座拔地而起的機場正悄然改寫城市命運。全球化加速推進,越來越多城市加碼入局樞紐機場競爭,期待在加速聯通世界中重塑經濟地理與城市競爭力。一個普遍共識是,更高效便利的航空運輸會成為帶動貿易發展、人才流動、資源共享的全新動力源,進而創造面向未來發展的...
聯想「稀土外殼」爭議:美國能否靠回收提煉打破中國稀土封鎖? - 天天要聞

聯想「稀土外殼」爭議:美國能否靠回收提煉打破中國稀土封鎖?

背景:稀土出口管制下的「變相出口」疑雲近期,聯想推出的「稀土鎂合金」筆記本電腦外殼引發輿論爭議。據網友爆料,其外殼中使用的釔元素屬於中國嚴格管控的7類中重稀土之一。儘管中國已對稀土出口實施限制,但聯想通過將稀土加工成合金材料並嵌入筆記本電腦
歐盟砸5億歐元「搶人」,馬克龍:歐洲要做科學家的避風港 - 天天要聞

歐盟砸5億歐元「搶人」,馬克龍:歐洲要做科學家的避風港

當地時間5月5日,一場名為「為了科學 選擇歐洲」的大會在法國巴黎召開。法國與歐盟委員會在會上宣布,在美國特朗普政府減少對科研領域的資助之際,歐盟將設立一項總值5億歐元的科研激勵計劃,吸引外國的科研人員,特別是來自美國的科研人員前來工作。
木星發現巨型熔岩湖?朱諾號探測器傳回最新發現 - 天天要聞

木星發現巨型熔岩湖?朱諾號探測器傳回最新發現

木星北極的氣旋群像一群詭異的舞者,以超過160公里的時速相互碰撞;木衛一的熔岩湖在冰冷外殼下暗流涌動,熾熱岩漿隨時可能噴薄而出——這些堪比科幻大片的場景,正是NASA朱諾號探測器最新傳回的太陽系真相。
哈爾濱市第44屆「愛鳥周」活動啟幕 - 天天要聞

哈爾濱市第44屆「愛鳥周」活動啟幕

來源:【冰城+】5月5日,以「清除鳥網 密織法網 讓鳥兒自由飛翔」為主題的哈爾濱市第44屆「愛鳥周」活動啟動儀式在北方森林動物園百鳥廣場舉行。本次活動由市林業和草原局、公安局食葯環偵支隊、北方森林動物園等單位聯合舉辦。
比不讀書更糟!日本一教授10年的研究結果顯示,玩手機恐致發育停滯 - 天天要聞

比不讀書更糟!日本一教授10年的研究結果顯示,玩手機恐致發育停滯

近日,日本東北大學加齡醫學研究所教授川島隆太的一項研究顯示,過度使用手機與學生學業成績下滑、腦部發育停滯有顯著關聯。(日本一教授10年的研究結果顯示,玩手機恐致發育停滯。)川島從2010年開始,對日本宮城縣仙台市約7萬名中小學生進行長達10年的追蹤調查。他指出,每天使用屏幕(包括電視、手機)的時間超過一個小...
中國醫學科學院魯帥堯/王佑春/孫強明研究設計CHIKV mRNA疫苗 - 天天要聞

中國醫學科學院魯帥堯/王佑春/孫強明研究設計CHIKV mRNA疫苗

點擊上方「Vaccine前研」,關注最新疫苗動態iNature隨着基孔肯雅病毒(CHIKV)的廣泛傳播,對更有效、保護性更強的疫苗的需求越來越大。2025年3月28日,中國醫學科學院魯帥堯、王佑春、孫強明共同通訊在Signal Transduction and Tatgeted Therapy上在線發表題為「CHIKV mRNA vaccines encod
世界上第一台將人腦與硅相結合的計算機問世了 - 天天要聞

世界上第一台將人腦與硅相結合的計算機問世了

CL1計算機是世界上第一台將人類神經元與硅芯片相結合的計算機。它可以在六個月後到期之前用於疾病建模和藥物發現。一種將普通硅基硬件與人類神經元相結合的新型計算機現已上市。CL1由總部位於墨爾本的初創公司Cortical Labs於3月2日發佈,據該公司網站介紹,它是「世界上第一台可部署代碼的生物計算機」。代表們說,這個鞋...