登录注册
请使用微信扫一扫
关注公众号完成登录
我要投稿
题记:利用太阳光照射光催化剂分解纯水制取氢气(ps:H2:O2摩尔比= 2:1),将太阳能转化为可储存和运输的氢能,是实现“液态阳光”能源计划最为理想的方法之一。关于光催化分解水能否实用化,现阶段存在两大挑战:①.光催化剂的量子效率②.光催化剂的响应波长的拓展。
(来源:微信公众号“纳米人” ID:nanoer2015 作者:原著丨堂免一成 团队(KazunariDomenet al.) 解读丨Ceria)
对于以上的两大挑战,任何一项的突破足以轰动业界。2006年,东京大学K.Domen课题组和长冈技术科学大学Y.Inoue课题组发现的 GaN:ZnO固溶体和具有核壳结构的RhCrOx助催化剂的相关研究成果刊登于各大权威杂志,该材料打破了光催化剂全分解水材料不能响应400nm入射光的偏见, 在Nature中以一篇brief的形式,宣告了光催化全分解水材料可以响应可见光。
近日,K.Domen课题组又将SrTiO3这种材料的量子效率提高到接近100%(350,360nm波长响应),再次告诉业界,接近100%的量子效率(全分解水效率)是可能的。
一、SrTiO3材料(非可见光响应系列)的进化时间线(以breakthrough研究为例,以论文发表时间为线)
1980年,SrTiO3粉末被发现能够全分解水
2009年,SrTiO3被发现在低价元素掺杂(Na,Ga)的情况下能够高效分分解水
2016年,通过低价态元素dope促进SrTiO3活性的提高得到进一步证实,该研究丰富了dopant的种类(包括本论文中的Al元素)
2016年,Li can团队发现了SrTiO3粉末上的面间电荷分离效果。
2016年,通过flux法偶然(Al doped是偶然)合成了高结晶性的Al dopedSrTiO3,SrTiO3的分解水活性得到了进一步的提高。
2018年,Flux法制得的Al doped SrTiO3粉末被固定在基板上,在户外太阳光照射下研究进行实用化的检讨。
2018年,通过MoOx/RhCrOx助催化剂的共loading,Al doped SrTiO3的量子效率被提高到69%(at 365nm)。
2019年,Al doped SrTiO3经过了1000h的稳定性测试。
二、本论文中的要点汇总
如Figure1所示,助催化剂量和担持方法优化后的Al doped SrTiO3展现了接近于100%的量子效率(350,360nm波长响应)。虽然当入射光的波长为370nm,380nm时,量子效率有所下降,但是考虑该材料在370,380nm的吸收光量,其还是展现了较高的能量转化率。论文中围绕着其高活性的原因进行了相关的讨论。
Figure 1. 助催化剂量和担持方法优化后的Al doped SrTiO3的量子效率与材料的吸光特性
① . Al的掺杂减少了SrTiO3中的Ti3+缺陷
如链接论文中阐述的那样,SrTiO3中存在成为电子和空穴再复合中心的Ti3+缺陷,低价态元素的引入更像是置换了其中的Ti3+(这是一个为了更方便的理解的比喻句)。
② .熔盐法的处理,让Al doped SrTiO3获得了更高的结晶性
如链接论文中XRD图所示,熔盐法处理过的SrTiO3比未处理的样品,在XRD pattern中呈现了更为尖锐(窄半峰宽)peak。较高的结晶性减少了颗粒与颗粒之间的晶界等缺陷,从而更利于电子和空穴移动到样品表面。
Figure 2. Al doped SrTiO3 在不同催化剂分散条件下的分解水活性
③ .获得的单结晶Al doped SrTiO3露出了独立的氧化反应面{110}和还原反应面{100}
2016年,李灿院士团队通过水热法制备了{110}{100}面选择性露出的SrTiO3,该研究再次证明了不同面露出对于催化剂活性提高的重要性。本论文中的Al doped SrTiO3,像Figure 3中所示,也露出了{110}和{100}面。通过对Rh离子的还原析出site,以及Co离子氧化析出site的确认,发现了该材料的氧化还原site是独立的。露出面的不同,造成了局部的阴阳离子不对称,使得不同面具有不同的费米能级。就像solar cell中的p-n junction那样,如Figure 4中所示,相邻的面之间会形成局部的电势差,对于激发了电子和空穴具有一定的整流作用。这也是其展现高活性的原因之一。
Figure 3. Rh (0.1 wt%)/Cr2O3 (0.05 wt%)/CoOOH (0.05 wt%) 担持 Al doped SrTiO3的TEM图
④ .RhCrOx核壳结构助催化剂和CoOOH的并用
Rh是高效的析氢助催化剂,而CrOx覆盖又能抑制其表面发生的析氢逆反应。通过光电析出的方法,让Rh和CrOx析出在Al doped SrTiO3的{100}面,如Figure 2所示,选择性析出在{100}面的Rh和CrOx,比随机分散的Rh和CrOx活性高出两倍。另外,当析氧助催化剂CoOOH选择性的分散在{110}面的时候,其量子效率接近了100%。所以,析氢(+防止逆反应的CrOx)和析氧催化剂被选择性的负载在Al doped SrTiO3的还原/氧化面,更加协调了电子和空穴的析氢析氧反应。
另外①-④中不仅解释了Al doped SrTiO3高效的原因,也解释为什么Flux法合成的Al doped SrTiO3在选择性的担持了Rh (0.1 wt%)/Cr2O3 (0.05 wt%)/CoOOH (0.05 wt%) 之后,其活性远高于水热法合成的SrTiO3({110}{100}露出)。①-④可能就是其量子效率接近100%的原因了(缺一不可)。
Figure 4. 面间电荷分布模拟图
三、该研究的意义
在现阶段,人工光合成虽然不能像光合作用那样,通过复杂的蛋白构造实现吸收光的高效利用。但是,本论文中的材料拥有简单的结构,并且具有相当的量子效率。之前报道过Ta3N5和Y2TiO5S2,他们的吸光可达600nm和640nm,并且能够全分解水,如果他们能够展现出本文材料的量子效率,液态阳光真的能够实现。
参考文献:
Tsuyoshi Takata, Junzhe Jiang et al. Photocatalytic water splitting with a quantum efficiency of almost unity. Nature 2020, 581, 411–414.
/articles/s41586-020-2278-9
特别声明:北极星转载其他网站内容,出于传递更多信息而非盈利之目的,同时并不代表赞成其观点或证实其描述,内容仅供参考。版权归原作者所有,若有侵权,请联系我们删除。
凡来源注明北极星*网的内容为北极星原创,转载需获授权。
北极星氢能网获悉,近日,内蒙古自治区科技厅公示了2024年度自治区科技创新重大示范工程“揭榜挂帅”项目拟立项通知,其中由内蒙古电力(集团)有限责任公司牵头申报的“可再生能源制氢、制氨关键技术研究与应用”和内蒙古捷氢科技有限公司牵头申报的“宽功率波动适应性百千瓦级PEM电解水制氢装备的开
4月25日,华能新能源蒙东分公司技术委员会召开科左中旗20万千瓦风光储制氢项目可研审查会议。公司技术委员会成员、相关职能部门,设计院、合作方、第三方评审机构及外聘专家参加会议。技术委员会常务副主任永胜主持会议。会上,与会人员对制氢项目可行性研究报告中的总体方案设计、储能配置、制氢厂区
北京时间4月24日晚,国际顶级学术期刊《自然》(Nature)杂志在线发表南开大学电子信息与光学工程学院罗景山教授课题组与英国剑桥大学、瑞士洛桑联邦理工学院团队在光电催化水分解制氢领域取得的联合研究进展。该研究题为“Highcarriermobilityalongthe[111]orientationinCu2Ophotoelectrodes”。团队基
北极星氢能网获悉,4月18日,兴安盟京能煤化工可再生能源绿氢替代示范项目开工建设。该项目包含风电场和制氢站两个子项目,风电场建设位于内蒙古乌兰浩特市乌兰哈达镇、葛根庙镇、斯力很现代农业园区,分布在洮儿河东西两侧;制氢站拟安装60台1000标立方米每小时碱性电解槽,配套12个2000立方米高压储
北极星氢能网获悉,4月20日8点58分,辽宁华电铁岭离网储能制氢一体化项目正式进入商业运行。该项目于2023年5月开工建设,同年11月30日就成功出氢,仅用8个月实现投产目标。该项目成为铁岭市深化央地合作政企联手抢抓绿电制绿氢产业机遇的龙头项目,进入商业运行后,可面向社会提供高纯度燃料氢气,解决
北极星氢能网获悉,4月17日,生物气化制氢项目发电签约仪式在华氢昊能(广东)新能源有限公司隆重举行。此次签约标志着生物气化制氢技术在发电领域的应用迈出了实质性步伐,对于推动清洁能源发展、减少环境污染具有重要意义。此次签约的生物气化制氢项目采用了广州环渝能源科技有限公司先进技术和气化
北极星氢能网获悉,近日,罗托布斯特(上海)氢能科技有限公司(简称:ROTOBOOST)完成A轮融资,投资方为摩予渡资本。据了解,ROTOBOOST是一家专注于研发中小规模的紧凑型零碳氢制备系统的企业,致力于帮助全球工业实现低碳能源转型。ROTOBOOST的核心技术是通过天然气或生物沼气的热催化分解,生产氢气
北极星氢能网获悉,4月16日,新疆俊瑞博乐新能源规模化制绿氢项目落地新疆博乐市据了解,新疆俊瑞博乐新能源规模化制绿氢项目,项目总投资约26亿元,新建200MW光伏发电及配套输变电工程,新建40000Nm/h规模的制氢工厂,达产后将年产1.44万吨绿氢。一期实施制氢工程,项目年用水量约23万吨,用电约7亿度
北极星氢能网获悉,4月16日,内蒙古自治区能源局等部门发布《内蒙古自治区可再生能源制氢产业安全管理办法(试行)》的通知。其中指出:允许在化工园区外建设绿氢项目和制氢加氢一体站。绿氢项目不需取得危险化学品安全生产许可。绿氢加氢站参照天然气加气站管理模式,经营性绿氢加氢站应向燃气主管部
4月16日,内蒙古自治区能源局等部门发布《内蒙古自治区可再生能源制氢产业安全管理办法(试行)》的通知。其中指出:允许在化工园区外建设绿氢项目和制氢加氢一体站。绿氢项目不需取得危险化学品安全生产许可。绿氢加氢站参照天然气加气站管理模式,经营性绿氢加氢站应向燃气主管部门取得经营许可。全
4月16日,内蒙古自治区能源局等部门发布《内蒙古自治区可再生能源制氢产业安全管理办法(试行)》的通知。其中指出:允许在化工园区外建设绿氢项目和制氢加氢一体站。绿氢项目不需取得危险化学品安全生产许可。绿氢加氢站参照天然气加气站管理模式,经营性绿氢加氢站应向燃气主管部门取得经营许可。内
北极星氢能网获悉,近日,内蒙古自治区科技厅公示了2024年度自治区科技创新重大示范工程“揭榜挂帅”项目拟立项通知,其中由内蒙古电力(集团)有限责任公司牵头申报的“可再生能源制氢、制氨关键技术研究与应用”和内蒙古捷氢科技有限公司牵头申报的“宽功率波动适应性百千瓦级PEM电解水制氢装备的开
北极星氢能网获悉,4月18日,兴安盟京能煤化工可再生能源绿氢替代示范项目开工建设。该项目包含风电场和制氢站两个子项目,风电场建设位于内蒙古乌兰浩特市乌兰哈达镇、葛根庙镇、斯力很现代农业园区,分布在洮儿河东西两侧;制氢站拟安装60台1000标立方米每小时碱性电解槽,配套12个2000立方米高压储
北极星氢能网获悉,4月16日,内蒙古自治区能源局等部门发布《内蒙古自治区可再生能源制氢产业安全管理办法(试行)》的通知。其中指出:允许在化工园区外建设绿氢项目和制氢加氢一体站。绿氢项目不需取得危险化学品安全生产许可。绿氢加氢站参照天然气加气站管理模式,经营性绿氢加氢站应向燃气主管部
4月16日,内蒙古自治区能源局等部门发布《内蒙古自治区可再生能源制氢产业安全管理办法(试行)》的通知。其中指出:允许在化工园区外建设绿氢项目和制氢加氢一体站。绿氢项目不需取得危险化学品安全生产许可。绿氢加氢站参照天然气加气站管理模式,经营性绿氢加氢站应向燃气主管部门取得经营许可。全
4月16日,内蒙古自治区能源局等部门发布《内蒙古自治区可再生能源制氢产业安全管理办法(试行)》的通知。其中指出:允许在化工园区外建设绿氢项目和制氢加氢一体站。绿氢项目不需取得危险化学品安全生产许可。绿氢加氢站参照天然气加气站管理模式,经营性绿氢加氢站应向燃气主管部门取得经营许可。内
北极星氢能网获悉,4月8日,郑州市氢能产业发展中长期规划(2024—2035年)发布,其中指出:到2025年,郑州市氢能产业总产值达200亿元,形成以工业副产氢为主体,可再生能源电解水制氢为辅的氢气供应保障体系,低碳氢供应能力达到1万吨/年。布局加氢站200座,其中制加氢一体站10座,开展管道掺氢试点,
北极星氢能网获悉,4月1日,伊犁州发展和改革委员会发布了《伊犁州氢能产业发展中长期规划(2023—2035年)》,明确将发展氢能产业作为现代能源经济绿色发展和新质生产力快速发展的重要抓手,努力实现将伊犁州打造成为全疆氢能应用样板间和氢能示范引领者、我国西部氢能产业发展新高地、全球氢能贸易重
北极星氢能网获悉,3月16日,中国石油第一个规模化可再生能源制氢项目制氢装置在玉门油田成功投产,玉门油田经过近8个月的全力建设,在玉门市老市区建成包含3套1000标方/小时碱性电解槽和1套质子交换膜的制氢站,年产氢能力2100吨,氢气产品纯度超过99.99%。该项目于2023年8月8日正式开工,作为中国石
3月1日,浙江南都电源动力股份有限公司(简称:南都电源)发布关于控股子公司完成工商注册登记暨关联交易进展公告。公告称,南都电源审议通过了《关于与关联方共同投资成立公司暨关联交易的议案》,同意公司成立浙江南都氢能科技有限公司,依托公司储能主业,重点开发氢储能及其下游应用项目,专注于可
近日,生态环境部发布关于印发《国家重点低碳技术征集推广实施方案》的通知,其中指出氢能开发利用技术为重点方向,包括基于可再生能源的低成本(离网、可中断负荷)大规模制氢技术,分布式可再生能源制氢技术,工业副产氢高效提纯技术,经济安全高效的氢能储运技术,氢燃料电池开发及燃料电池分布式发
北极星氢能网获悉,在日前召开的陕西省政协十三届二次会议委员联组专题讨论会上,陕西省政协委员、农工党陕西省委会主委、西安市政协副主席王国根建议,加快推进氢能全产业链发展。王国根建议,一是推进氢能供应绿色化,短期重点发展工业副产氢,探索推进非化工园区电解水制氢、可再生能源制氢、制氢加
2013年是我国大气污染治理历史上的重要节点之一,前一年新修订的《环境空气质量标准(GB3095—2012)》和《火电厂大气污染物排放标准(GB13223—2011)》开始实施;后一年颁布的《煤电节能减排升级与改造行动计划(2014—2020年)》,推动了燃煤电厂超低排放改造的浪潮。而在这一年9月,国务院出台了《
2024年4月18-20日,由中国环境科学学会、全联环境服务业商会、慕尼黑博览集团与中贸慕尼黑展览(上海)有限公司共同主办的亚洲旗舰环保展——第25届中国环博会在上海盛大举行。本届展会汇集了27个国家及地区的2457家企业参展,启用了新国际博览中心全部17个展馆,在近20万平方米的展示空间内,集中展示
贵州省招标投标公共服务平台发布贵州兴义电厂#1、#2炉脱硝催化剂购买项目中标候选人公示,华电青岛环保技术有限公司预中标,报价8327040.00元。贵州兴义电锅炉烟气采用选择性催化还原(SCR)脱硝装置,100%烟气脱硝,脱硝率不低于85%,氨逃逸2.5ppm,SO2氧化率1.5%;系统可用率大于98%;脱硝系统采用液
2024年3月28日上午,由澳门特别行政区政府主办的“2024年澳门国际环保合作发展论坛及展览(2024MIECF)”在澳门威尼斯人酒店盛大开幕。本届展会旨在通过举办系列高规格专题会议、高层论坛、项目推介会、商业配对等多项交流活动,助力推动泛珠三角地区、粤港澳大湾区与国际间的环保商务合作以及技术交流
在服务经济的时代,服务在企业的持续发展中有着举足轻重的作用。如今环保行业烟气净化领域除了核心工艺技术和产品制造能力外,给客户一个高品质全生命周期售后服务的承诺,并在出现问题时可以积极地提供及时准确的售后检测和维修保障服务,第一时间替客户排忧解难显得至关重要。Intheeraofserviceecono
中煤电子招投标平台发布中煤电力有限公司西北片区(北二电厂和靖远电厂)2024年蜂窝式脱硝催化剂模块采购中标候选人公示,安徽元琛环保科技股份有限公司预中标,报价约843万元。该项目招标内容包含北二电厂18孔蜂窝式催化剂采购用于替换原脱硝催化剂模块,采购2层,每层168个模块,单层催化剂总体积为286
华电集团电子商务平台发布中国华电集团公司福建分公司工程福建华电可门三期2×1000MW煤电项目脱硝催化剂采购(第二次)批次评标结果公示,华电青岛环保技术有限公司预中标,投标报价2463.040000万元。
河北省招标投标公共服务平台发布隆尧天唯热电有限公司#2炉脱硝系统高灰分、低排放适应性改造项目招标二次公告:1.招标条件本招标项目隆尧天唯热电有限公司#2炉脱硝系统高灰分、低排放适应性改造项目已由/以/批准建设,项目业主为隆尧天唯热电有限公司,建设资金来自自筹,出资比例为国有资金:100.00%
大唐环境发布公告,截至2023年12月31日止年度,集团收入为人民币57.201亿元,较去年增加7.5%。集团毛利为人民币11.45亿元,较去年增加45.0%;集团毛利率为20.0%,较去年增加5.2个百分点。2023年度,母公司拥有人应占综合收益总额为人民币5.226亿元,较去年增加91.2%。2023年度,集团继续稳占中国最大脱
3月22日上午,景德镇市科技局党组书记虞萍一行来到新科环保走访调研。萍乡市科技局党组书记、局长陈光良,区党工委副书记、管委会副主任刘波,区经济发展局局长彭霞等陪同调研。虞萍一行实地查看了新科环保的生产车间和研发大楼,对新科环保研发实力和技术创新能力表示肯定,并对于厂区生产经营模式的
华润集团守正电子招标平台发布徐州华润电力有限公司#2、#3机组上层脱硝催化剂采购招标公告,招标公告SZBGG2024030203号,招标内容为蜂窝催化剂约239.11立方米。华润守正招标有限公司受招标人委托,对华润电力中部片区2024年度第17批招标徐州华润电力有限公司#2、#3机组上层脱硝催化剂采购进行公开招标
请使用微信扫一扫
关注公众号完成登录
姓名: | |
性别: | |
出生日期: | |
邮箱: | |
所在地区: | |
行业类别: | |
工作经验: | |
学历: | |
公司名称: | |
任职岗位: |
我们将会第一时间为您推送相关内容!