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    科系導航
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    建一流電氣學科

    西安交大電氣學院在構筑新型光催化制氫催化劑方面取得重要進展
    2018-12-06  

    光催化分解水制氫可將太陽能轉換成潔凈的氫能,極具研究價值。光生載流子的快速分離和遷移是提高制氫性能的關鍵因素之一,半導體異質結可以利用能級差的作用促使光生載流子的分離和遷移,是提高光催化制氫性能的有效手段。對于半導體異質結而言,除了其本身的特性外,構筑方法以及特殊的結構也對其催化性能有著直接影響。

    近日,西安交通大學電氣學院電力設備電氣絕緣國家重點實驗室新型儲能與能量轉換納米材料研究中心,將原位硫化法和堿刻蝕法相結合,制備了具有中空通道的ZnO@ZnS核殼異質結,然后采用化學沉積法對其進行金納米顆粒的修飾,最終得到了金納米顆粒修飾的具有中空通道結構的ZnO@ZnS核殼異質結(HZOS4A4),其光催化制氫效率為目前ZnO-ZnS體系的最高值(56.98 mmol h?1g?1),表觀量子效率達到25.47 %(365 nm)。研究發現:金納米顆粒修飾起到兩方面的作用,一方面,金與半導體之間形成肖特基勢壘,促進電子的定向遷移;另一方面,位于兩個半導體之間的金顆粒作為電子傳輸的媒介,促進Z型電荷傳輸機制的形成。中空通道構筑了更多的表面,縮短了電荷向表面傳輸的距離。兩者協同作用,有效促進了光生載流子的快速分離和遷移。該成果從構筑方法和結構調控兩方面為開發新型高效的異質結光催化劑提供了新的思路。

    該研究成果以“Au decorated hollow ZnO@ZnS heterostructure for enhanced photocatalytic hydrogen evolution: The insight into the roles of hollow channel and Au nanoparticles”為題發表在催化領域頂級期刊Applied Catalysis BEnvironmental上(影響因子11.698),論文第一作者為電氣學院博士生馬丹丹,通訊作者為電氣學院牛春明教授團隊石建穩副教授,論文的國際合作者為澳大利亞昆士蘭大學王連洲教授,西安交通大學是第一作者與第一通訊單位。該研究工作得到了國家自然科學基金、西安交通大學國際電介質研究中心、西安交通大學分析測試共享中心的支持。

    新型儲能與能量轉換納米材料研究中心(http://cne.xjtu.edu.cn)瞄準新能源技術發展前沿,圍繞新型儲能和能量轉換納米材料研究方向,開展以材料微觀/介觀結構-化學特性-納米制備技術為核心的基礎研究工作,并以新能源轉換與儲能系統示范工程的研究和實施帶動電氣工程學科的發展建設,實現在該領域的理論創新與研究方法的創新。

    論文鏈接:https://doi.org/10.1016/j.apcatb.2018.12.016

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