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ChemPlusChem:利用生物雜化分子作為光催化劑進(jìn)行光催化分解水產(chǎn)氫反應(yīng)的科研進(jìn)展2023-07-12
過度使用化石能源帶來的能源枯竭和環(huán)境問題極大程度地制約了人類世界科技的發(fā)展,因而尋求新型清潔能源是一個亟待解決的問題。氫氣由于其高熱值和燃燒后產(chǎn)物對環(huán)境無害,成為了一種非常理想的能量載體。區(qū)別于目前工業(yè)上常用的電解水獲取氫氣,利用太陽光光催化分解水極大程度地減少了不必要的能量損耗。生物雜化分子大量存在于自然界中,在自然光合作用中起到捕獲光能和轉(zhuǎn)移能量的作用,并且容易對其進(jìn)行結(jié)構(gòu)調(diào)控,因而被認(rèn)為是十分具有潛力的光催化劑之一。

 

 

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近日,吉林大學(xué)王曉峰教授課題組發(fā)表了題為《Biohybrid Molecular-Based Photocatalysts for Water Splitting Hydrogen Evolution》的綜述文章。在本文中,作者首先介紹了目前常見的利用太陽能分解水制取氫氣反應(yīng)的分類以及相應(yīng)的科研進(jìn)展。隨后作者介紹了常見的生物雜化分子催化劑的種類,分析了利用生物雜化分子作為光催化劑進(jìn)行光催化分解水產(chǎn)氫反應(yīng)的基本機(jī)理。

作者在文中著重介紹了葉綠素及其衍生物作為光催化劑進(jìn)行光催化分解水產(chǎn)氫反應(yīng)的表現(xiàn)。由于葉綠素及其衍生物卓越的光吸收能力和在自然界中的豐富性,通過模仿自然光合作用來提取和改造葉綠素作為光催化劑來進(jìn)行氫氣進(jìn)化被認(rèn)為是最環(huán)保和最有潛力的戰(zhàn)略之一。葉綠素及其衍生物也可以和除貴金屬外其它類型的助催化劑(如MXene等)結(jié)合,大大降低了制取氫氣的成本。

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圖1 常見的可以作為光催化劑的葉綠素的化學(xué)結(jié)構(gòu)

在介紹并分析了利用基于生物雜化分子作為光催化劑進(jìn)行光催化分解水制氫的研究現(xiàn)狀后,作者提出了該領(lǐng)域目前面臨的一些挑戰(zhàn)。例如,基于生物雜化分子的光催化劑容易被氧化還原反應(yīng)降解導(dǎo)致反應(yīng)體系的穩(wěn)定性較差等。同時作者也提出了一些展望,例如以利用分子設(shè)計將主要吸收峰處于不同波長范圍的分子組合起來,得到吸收波長范圍廣、吸收強(qiáng)度高、能量水平合適的新分子,為利用基于生物雜化分子作為光催化劑進(jìn)行光催化分解水制氫提供了新的見解。

文信息

Biohybrid Molecule-Based Photocatalysts for Water Splitting Hydrogen Evolution

Tianfang Zheng,?Aijun Li,?Jiahong Han,?Prof. Xiao-Feng Wang

ChemPlusChem

DOI:?10.1002/cplu.202200424

 

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