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【催化】Angew. Chem.：壓電催化產(chǎn)氫——內(nèi)建電場突破導帶位置之局限原創(chuàng) Wiley X一MOL資訊 2019-07-15
氫能被視為未來的理想清潔能源。光催化和電催化是目前國際上研究產(chǎn)氫的熱點。但各自存在一些不足。比如光催化分解水制氫氣對可見光范圍的光利用率低，對黑暗條件無響應(yīng)等。電催化分解水制氫氣則需要消耗電能，以及優(yōu)異的電催化材料通常含有貴金屬，而貴金屬材料比較昂貴。
最近，浙江師范大學地環(huán)學院的武崢副教授、物電學院的賈艷敏教授以及香港理工大學的黃海濤教授團隊通過壓電催化效應(yīng)，利用機械振動驅(qū)動水分解制備清潔可再生氫能。目前國際上很少有關(guān)于收集震動能來分解水制氫的研究報道。壓電催化的優(yōu)點是可以收集海洋中和現(xiàn)代建筑物中廣泛存在的振動能，例如人工和自然產(chǎn)生的海洋噪聲的頻段范圍可以從低頻（10至500 Hz）到高頻（> 25 kHz）。該研究工作創(chuàng)新性地利用鐵酸鉍壓電材料，在1 h的機械振動（45 kHz，100W）激勵下，每克催化劑分解水的產(chǎn)氫量為124.1微摩爾。該研究工作對于推動利用自然界和人造震動能來分解水制備清潔可再生氫能具有重要意義 。
由于純鐵酸鉍材料的導帶底比氫電位H+/H2（0 V）更正，不足以靠光催化來實現(xiàn)分解水產(chǎn)氫。而由機械振動引起的壓電效應(yīng)產(chǎn)生的內(nèi)建電場則可以傾斜鐵酸鉍材料的能帶，進而使得其導帶邊緣高于能夠產(chǎn)氫的H+/H2電位，從而實現(xiàn)產(chǎn)氫。內(nèi)建電場的大小可以通過選擇合適的壓電材料或者改變材料的幾何形狀來調(diào)節(jié)。
相關(guān)工作發(fā)表在Angew. Chem. Int. Ed. 上，文章的第一作者是香港理工大學的博士研究生尤慧琳。
原文（掃描或長按二維碼，識別后直達原文頁面）：
Harvesting the Vibration Energy of BiFeO3 Nanosheets for Hydrogen Evolution
Huilin You, Zheng Wu, Luohong Zhang, Yiran Ying, Yan Liu, Linfeng Fei, Xinxin Chen, Yanmin Jia, Yaojin Wang, Feifei Wang, Sheng Ju, Jinli Qiao, Chi-Hang Lam, Haitao Huang
Angew. Chem. Int. Ed., 2019, DOI: 10.1002/anie.201906181
導師介紹
武崢
https://www.x-mol.com/university/faculty/67662
黃海濤
https://www.x-mol.com/university/faculty/67661