科学家研究人工光合系统制氢
时间:2017-07-10 17:05来源:中国氢能源网 作者:综合报道
点击:
次
据国外网站报道：美国能源部（DOE）的Brookhaven国家实验室和Virginia理工大学研究出两种新型催化剂（吸收光加速化学反应的材料），这两种分子系统均具有由钌（Ru）金属离子制成的捕光中心和由单一的铑金属离子构成的催化中心。这两个中心通过促进电子从钌中心到铑催化剂转移的结构相连，能够在吸收太阳能的同时产生氢。
绿色植物通过光合作用将太阳能转化为化学能，将大气中的二氧化碳和水转化为植物生长所需的糖。科学家们为了生产环保可持续的燃料，如氢和甲醇等，一直试图人为地复制这种能源转换过程，但模仿光合作用的关键在于让特定的生物分子进行光合作用，这是一个非常大的挑战。人工光合作用需要设计一个能够吸收光、传输和分离电荷的分子系统，并催化产生燃料的反应，所有这些复杂的过程必须同步运行，才能实现较高的能量转换效率。
研发高效产氢分子系统非常困难，因为反应总是以不同的速率发生，吸收光能后带负电荷的光激发电子可能重组或者产生过多热量，从而导致系统不稳定。
研究人发现，3个钌捕光中心和1个铑催化中心形成的4金属系统在不停运转4小时后，每个催化剂分子只生成40个氢分子，相比之下，6个钌捕光中心和1个铑催化中心形成的7金属系统的效率可以提高7倍以上，它们成分组成相似，然而效率和稳定性的差距非常大。
形成电荷分离状态的能力是超分子作为良好的光催化剂的指标。实现有效的电荷分离需要微调各成分的能量，为了提高催化效率，吸收光时铑催化剂的势能必须足够低。
通过循环伏安法和电化学技术检测，科学家发现7金属系统中Rh催化剂比其在4金属系统更缺电子，从而更容易接收电子。这一结果表明，电荷转移在7金属系统中是有利的。他们验证了纳秒瞬态吸收光谱这一假设，分子被激发到强激光脉冲中，随着时间的推移测量其激发态的衰减，由此产生的光谱显示在7金属系统中只有铑的电荷转移。研究人员计划寻求拥有更高级的仪器合作者，以测量电荷准确的分离率，明确工作机理。
下一步实验中，科学家们将在光催化条件下，测量产生氢气的试剂的瞬态吸收，由激光脉冲产生的激发态会迅速接收来自试剂的电子。
(责任编辑：admin)
免责声明：本文仅代表作者个人观点，与中国电池联盟无关。其原创性以及文中陈述文字和内容未经本网证实，对本文以及其中全部或者部分内容、文字的真实性、完整性、及时性本站不作任何保证或承诺，请读者仅作参考，并请自行核实相关内容。
凡本网注明 “来源：XXX（非中国电池联盟）”的作品，均转载自其它媒体，转载目的在于传递更多信息，并不代表本网赞同其观点和对其真实性负责。
如因作品内容、版权和其它问题需要同本网联系的，请在一周内进行，以便我们及时处理。
QQ：503204601
邮箱：cbcu@cbcu.com.cn
凡本网注明 “来源：XXX（非中国电池联盟）”的作品，均转载自其它媒体，转载目的在于传递更多信息，并不代表本网赞同其观点和对其真实性负责。
如因作品内容、版权和其它问题需要同本网联系的，请在一周内进行，以便我们及时处理。
QQ：503204601
邮箱：cbcu@cbcu.com.cn
猜你喜欢
-
氢燃料电池的复苏？科学家研发新的铝合金 只要加水就能产生氢气
2017-08-23 16:45 -
外国科学家们开发低温催化剂 可用于高纯度氢气
2017-07-11 14:40
|
|
|
专题
相关新闻
-
氢燃料电池的复苏？科学家研发新的铝合金 只要加水就能产生氢气
2017-08-23 16:45 -
外国科学家们开发低温催化剂 可用于高纯度氢气
2017-07-11 14:40
本月热点
-
2024锂电池行研报告
2024-05-24 18:59 -
多个锂电项目终止，重磅文件引导企业单纯扩大产能！
2024-05-15 19:12 -
小米入局电池制造，与宁德时代成立合资公司！
2024-05-20 19:05 -
携手多地政府，这家企业5月三大电池项目开工/签约!
2024-05-21 18:46 -
重磅！新能源突传三大利好！固态电池赛道即将爆发
2024-05-28 18:18 -
投资超25亿元！这家锂电企业拟在美国建设电池化学品项目
2024-05-22 19:20 -
又一10GWh项目开工，固态电池距离产业化还要多久？
2024-05-11 19:17 -
总投资115亿元！这一钠离子电池项目在四川达州启动建设
2024-05-29 18:47
微信公众号