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部长介绍
李灿 院士
现任中国科学院大连化学物理研究所研究员、洁净能源国家实验
室主任,2003年当选中国科学院院士。中国科学院大连化学物理研究所和日本东京工业大学联合培养理学博士。曾先后在比利时新鲁汶大学、美国西北大学、英国利物浦大学……
学术动态
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我组受邀在ACS Catal.发表光电催化分解水研究的Perspective文章


发布人:管理员    发布时间:2017-01-12     返回首页

  近年来,我组在光电催化(PEC)分解水方面的系列研究工作受到国际广泛关注,受邀撰写的Perspective综述性文章“Photoelectrocatalytic Water Splitting: Significance of Cocatalysts, Electrolyte, and Interfaces”最近发表在ACS Catal.上 (Chunmei Ding, Can Li*, et al., ACS Catal., 2017, 7, 675-688.http://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/acscatal.6b03107).

  PEC分解水制氢是利用太阳能制备燃料的理想途径之一,其太阳能利用效率受多个因素影响,是电极光吸收效率、电荷分离效率和表面反应即载流子注入效率的乘积。目前PEC分解水的效率仍比较低,因为一些关键科学问题尚未解决,包括电极吸光有限、载流子复合严重、表面反应过电位高且动力学慢、电极稳定性差等。我组在启动PEC分解水研究以来,围绕光电极制备(Nanoscale, 2014, 6, 2061; Phys. Chem. Chem. Phys., 2014, 16, 23544; Adv. Energy Mater. 2016, 1600864.)、助催化剂修饰(Phys. Chem. Chem. Phys., 2013, 15, 4589; ACS Appl. Mater. Interfaces 2015, 7, 3791; ChemSusChem 2015, 8, 3987.)、电解液的影响(J. Phys. Chem. B, 2015, 119, 3560.)、空穴储存和传输层(Angew. Chem. Int. Ed. 2014, 53, 7295Chem. Eur. J. 2015, 21, 9624; J. Phys. Chem. C 2015, 119, 19607Energy Environ. Sci., 2016,9, 1327.)、基底电子传导层(ACS Appl. Mater. Interfaces, 2015, 7, 3791)、界面态能级调控(J. Am. Chem. Soc., 2016, 138 (41), 13664.)、异相结的构建(Chem. Sci. , 2016, 7, 6076.)及电极内部颗粒间界面调控(Chem. Sci. , 2016, 7, 4391.)等问题取得一系列研究进展。

  该Perspective系统总结了国内外通过调控电极–溶液、半导体–助催化剂界面提高PEC分解水效率的研究进展,重点讨论了助催化剂、电解液和界面功能层修饰的重要作用,并对半导体-溶液界面、载流子分离传输和转移、表面反应机理等诸多科学问题,以及反应器设计、反应条件等参数的影响进行了讨论和展望。首先,大量研究表明,担载助催化剂是降低反应势垒、促进表面反应的最有效手段。其次,电解液参数的调变是提高PEC分解水效率的重要手段,因为电解液离子会显著影响表面反应(阳离子可影响水分解及其逆反应过程,阴离子可参与质子转移过程)。此外,通过合适的界面层(例如空穴传输层、空穴储存层、电子阻挡层等)进行助催化剂和半导体间的界面修饰,对于促进电荷分离和转移、提高电极效率和稳定性十分关键。

  该研究工作得到了国家自然科学基金和科技部项目的资助。(图文/丁春梅)