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我中心在高效光电化学太阳能分解水制氢方面取得重要进展
发布时间:2013-09-13 16:04:35 【 】 浏览:2231

    

最近,我中心在高效光电化学太阳能分解水制氢方面取得重要进展。研究成果发表在最近一期的国际化学顶级期刊Angew. Chem. Int. Ed. (2013, 52, 11016 -11020)上,并被选为内封面文章(1)相关成果已申请了一项中国发明专利(申请号201310040994.5)


1 Angew. Chem. Int. Ed.内封面

到目前为止,利用太阳能主要依靠太阳能电池将太阳能转化成电能来完成。但电能不仅存储困难,不方便使用,另外太阳能电池本身制造成本高居不下。太阳能分解水制氢不仅成本低,而且由于氢能能量密度高、清洁环保、使用方便,被认为是一种理想的能源载体。发展高效光电极材料是这种技术能否实现大规模应用的关键。该课题组之前的研究表明,光电极材料的体相复合和表面复合是限制其太阳能转换效率的两个重要因素,通过电化学表面腐蚀方法可以显著提高光电极的光电转换性能 (Appl. Phys. Lett. 2011, 99, 112108J. Phys. Chem. C 2012, 116, 5076)。在本研究中,针对Ta3N5光电极的特殊性质,研究者巧妙地设计出一种透明胶带剥离表面复合中心的方法(2),可以有效减少表面光生电子空穴复合,大幅度提高其太阳能转换效率,使得经过表面剥离后的Ta3N5光电极具有同类材料中最高的太阳能分解水制氢效率。这种简单方法为消除其他半导体材料表面复合中心提供了重要参考。


2 热剥离或机械剥离Ta3N5光电极表面复合中心示意图

李明雪博士为该文的第一作者,通讯作者分别为罗文俊副研究员和邹志刚教授。该研究得到科技部973项目(No.2013CB632404)、以及国家自然科学基金(No. 50902068, 51272101, 11174129)的资助,其中李明雪同学还获得南京大学研究生创新基金的资助。这是继2011年该课题组成功实现高效光电化学太阳能分解天然海水制氢(Energy Environ. Sci. 2011, 4, 4046)之后的又一重要进展。由于在光电化学分解水制氢方面一系列重要研究成果,课题组成员受邀在国际著名期刊Energy Environ. Sci. (2013, 6, 347) 发表综述文章。






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