西安交大光解水催化劑新突破，有望帶動(dòng)國內(nèi)新能源轉(zhuǎn)換技術(shù)發(fā)展

光催化分解水制氫可將太陽能轉(zhuǎn)換成潔凈的氫能，研究?jī)r(jià)值。

光生載流子的快速分離和遷移是提高制氫性能的關(guān)鍵因素之一，半導(dǎo)體異質(zhì)結(jié)可以利用能級(jí)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(duì)于半導(dǎo)體異質(zhì)結(jié)而言，除了其本身的特性外，構(gòu)筑方法以及特殊的結(jié)構(gòu)也對(duì)其催化性能有著直接影響。

近日，西安交通大學(xué)電氣學(xué)院電力設(shè)備電氣絕緣國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室新型儲(chǔ)能與能量轉(zhuǎn)換納米材料研究中心，將原位硫化法和堿刻蝕法相結(jié)合，制備了具有中空通道的ZnO@ZnS核殼異質(zhì)結(jié)，然后采用化學(xué)沉積法對(duì)其進(jìn)行金納米顆粒的修飾，終得到了金納米顆粒修飾的具有中空通道結(jié)構(gòu)的ZnO@ZnS核殼異質(zhì)結(jié)（HZOS4A4），其光催化制氫效率為目前ZnO-ZnS體系的高值（56.98 mmol/hg），表觀量子效率達(dá)到25.47 %（365 nm）。

研究發(fā)現(xiàn)：金納米顆粒修飾起到兩方面的作用：金與半導(dǎo)體之間形成肖特基勢(shì)壘，促進(jìn)電子的定向遷移；位于兩個(gè)半導(dǎo)體之間的金顆粒作為電子傳輸?shù)拿浇椋龠M(jìn)Z型電荷傳輸機(jī)制的形成。

中空通道構(gòu)筑了更多的表面，縮短了電荷向表面?zhèn)鬏數(shù)木嚯x。兩者協(xié)同作用，有效促進(jìn)了光生載流子的快速分離和遷移。該成果從構(gòu)筑方法和結(jié)構(gòu)調(diào)控兩方面為開發(fā)新型的異質(zhì)結(jié)光催化劑提供了新的思路。

該研究工作得到了國家自然科學(xué)基金、西安交通大學(xué)電介質(zhì)研究中心、西安交通大學(xué)分析測(cè)試共享中心的支持。

新型儲(chǔ)能與能量轉(zhuǎn)換納米材料研究中心瞄準(zhǔn)新能源技術(shù)發(fā)展前沿，圍繞新型儲(chǔ)能和能量轉(zhuǎn)換納米材料研究方向，開展以材料微觀/介觀結(jié)構(gòu)——化學(xué)特性——納米制備技術(shù)為核心的基礎(chǔ)研究工作，并以新能源轉(zhuǎn)換與儲(chǔ)能系統(tǒng)示范工程的研究和實(shí)施帶動(dòng)電氣工程學(xué)科的發(fā)展建設(shè)，實(shí)現(xiàn)在該領(lǐng)域的理論創(chuàng)新與研究方法創(chuàng)新。