哈尔滨工业大学光催化制氢研究中取得重要进展

中国教育网讯，作为无污染的绿色能源，氢能开发被视为解决能源危机和环境问题的理想途径之一。近日，在国家自然科学基金的资助下，哈尔滨工业大学理学院化学系陈刚教授课题组在固溶体光催化剂制备及其光催化制氢研究中又取得重要进展，为设计制备高效太阳能光催化剂提供了一种可借鉴的新方法。相关研究结果发表在《先进功能材料》(Advanced Functional Materials, 2010, 20, 3390–3398, IF：6.99) 。
目前，制取氢的方法很多，有通过化石燃料制氢的，还有通过电解水制氢的，但前者不能从根本上解决能源短缺和环境污染问题，后者耗能较多，成本偏高。生物制氢和光催化分解水制氢被视为符合绿色环保的要求及可持续发展的理念，但目前两者还都处于实验室研究阶段。据陈刚介绍，光催化分解水制氢就是把光催化剂分散于水中，在光照的条件下，使水分解来得到氢。但对光催化分解水制氢来说，量子产率(光催化剂利用的光子数与吸收的光子数之比)和对可见光响应是当前面临的主要问题。解决这一问题的关键，就是高效可见光响应催化剂的设计和制备。

此前，陈刚课题组开展了硫化物光催化剂的研究并取得阶段性进展 (Chem. Commun., 2009, 2020–2022 IF：5.5)。在此基础上，课题组又进一步制备了由ZnS–In2S3–CuS固溶体纳米棒自组装而成的分级纳米结构光催化剂，并研究了材料微纳结构的形成机制。实验结果表明，在可见光下，无需负载Pt等贵金属，表观量子产率可达22.6%，表现出优异的光解水制氢活性。此项研究获得审稿人的高度评价，称其为设计制备高效太阳能光催化剂提供了一种可借鉴的新方法，具有重要指导意义和应用前景。此外，陈刚课题组还利用定向聚集和位错等相关理论探讨了光催化剂活性与结构的关系，进一步提升了该项研究的理论价值。