日本科學(xué)家用納米材料設(shè)計(jì)出一種新型催化劑，可有效催化人工模擬天然光合作用的關(guān)鍵步驟——利用陽(yáng)光分解水，有望提高氫氣生產(chǎn)效率、降低成本。
低成本生產(chǎn)氫氣是實(shí)現(xiàn)“氫經(jīng)濟(jì)”的基礎(chǔ)。理想方案之一是模擬植物光合作用的光反應(yīng)階段，借助陽(yáng)光分解水。目前，人工分解水的技術(shù)往往要消耗額外能量和其他原料，或者需要能量較高的光，不能利用陽(yáng)光中的可見光，因此需要投入較高成本。
日本大阪大學(xué)最近發(fā)布新聞公報(bào)說，該校研究人員將超薄的黑磷和釩酸鉍材料相結(jié)合，設(shè)計(jì)出了能有效實(shí)現(xiàn)陽(yáng)光分解水的新型催化劑。相關(guān)論文發(fā)表在新一期德國(guó)《應(yīng)用化學(xué)》周刊國(guó)際版上。
黑磷是磷的一種單晶體，超薄黑磷有著優(yōu)良的半導(dǎo)體性能，是二維材料研究領(lǐng)域的熱點(diǎn)，它有很強(qiáng)的吸光性，能吸收可見光光譜范圍內(nèi)所有波長(zhǎng)的光。釩酸鉍是一種黃色的無機(jī)化合物，其光催化性能近年來受人矚目。
研究人員說，黑磷對(duì)水的還原作用與釩酸鉍對(duì)水的氧化作用相結(jié)合，可以快速運(yùn)輸電子，在可見光作用下把水分解成氫氣和氧氣，無需消耗其他原料。可見光區(qū)占太陽(yáng)輻射總能量的一半左右，將其納入利用范圍可以大幅提高光催化效率。
