科技日報(bào)訊 （通訊員馬超 記者馮國梧）日前，南開大學(xué)周震教授及團(tuán)隊(duì)計(jì)算發(fā)現(xiàn)可見光分解水催化材料設(shè)計(jì)規(guī)律，同時(shí)在利用可見光分解水的催化材料研發(fā)方面取得突破性進(jìn)展。此項(xiàng)研究對于利用太陽能分解水產(chǎn)生效能，應(yīng)對能源危機(jī)和環(huán)境污染問題具有重要應(yīng)用前景。
光解水指在陽光的照射下將水分解為氫氣和氧氣，是一種利用太陽能的有效方法。其中，光解水催化劑起到了至關(guān)重要的作用�，F(xiàn)有光解水催化劑通常在紫外區(qū)有活性，紫外光只占太陽光總能的4%，太陽光的大部分能量位于可見光區(qū)域，因此，研發(fā)一種可見光分解水催化劑能夠大大提升太陽能利用效率。
二維層狀材料是光解水催化劑的理想材料。周震帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)通過理論計(jì)算，研究了多種層狀鈣鈦礦材料，找到了如何能高效吸收可見光并分解水的催化劑的設(shè)計(jì)規(guī)律，利用這種規(guī)律，研究設(shè)計(jì)出Ca5V4O15二維材料，這是一種潛在的具有可見光活性的光解水催化劑，相關(guān)結(jié)果發(fā)表在《納米能源》上。另外，團(tuán)隊(duì)在此規(guī)律指導(dǎo)下還發(fā)現(xiàn)，層狀金屬磷硫化合物和金屬磷硒化合物也有望用作可見光分解水催化劑。團(tuán)隊(duì)從中篩選出MnPSe3在可見光區(qū)域有著較強(qiáng)吸收峰。除此之外，研究結(jié)果表明MnPSe3可在酸性與中性環(huán)境中分解水，產(chǎn)生氫氣與氧氣。以上結(jié)果為可見光分解水二維催化材料的設(shè)計(jì)指明了努力方向。相關(guān)研究成果發(fā)表在《尖端科學(xué)》上，并三次進(jìn)入月度原創(chuàng)論文下載排行榜前十名。
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