中新網(wǎng)合肥11月10日電 (楊保國(guó) 吳蘭)記者10日從中國(guó)科大采訪獲悉，該校吳長(zhǎng)征教授研究組與張群教授研究組合作，研制出全新水溶性簡(jiǎn)單小分子助催化劑，使光催化產(chǎn)氫性能32倍，為擺脫目前廣泛使用的貴金屬助催化劑提供了新途徑。研究成果日前在線發(fā)表在《自然·通訊》上。
把低密度的太陽(yáng)能高效轉(zhuǎn)化為可存儲(chǔ)的化學(xué)能，是發(fā)展可再生能源的重要途徑。但如何實(shí)現(xiàn)光能利用效率最大化，成為擺在科學(xué)家面前的一道難題。貴金屬被廣泛認(rèn)為是提高太陽(yáng)光光子能量利用效率的高效助催化劑，然而貴金屬作為固體催化劑往往接觸面積有限，同時(shí)高昂的成本也極大地限制了大規(guī)模應(yīng)用。
針對(duì)上述挑戰(zhàn)，吳長(zhǎng)征教授研究組突破了傳統(tǒng)觀點(diǎn)認(rèn)為高效助催化劑大多集中于固體貴金屬的局限，首次發(fā)現(xiàn)了水溶性小分子三氟乙酸是一類全新、高效的分子助催化劑。研究發(fā)現(xiàn)，通過(guò)簡(jiǎn)單助催化劑分子的可逆氧化還原反應(yīng)，就能成功傳遞光生電荷，這為高效利用光子能量提供了新思路。他們將三氟乙酸加入含有具有高比表面積優(yōu)勢(shì)的鈮酸鉀二維納米材料溶液中，利用助催化劑簡(jiǎn)單分子間快速的氧化還原反應(yīng)，加速該二維材料電荷快速轉(zhuǎn)移以提高光子利用效率，成功將光催化產(chǎn)氫性能提高了32倍。
張群教授研究組采用超快動(dòng)力學(xué)分析表明，三氟乙酸添加后，鈮酸鉀納米片光生電子的壽命提高了近3倍，表明小分子助催化劑誘導(dǎo)的高效電荷轉(zhuǎn)移是該體系光催化性能大幅提高的重要原因。
吳長(zhǎng)征表示，該小分子助催化劑策略的提出，有望擺脫傳統(tǒng)貴金屬助催化劑體系，為設(shè)計(jì)廉價(jià)、高效的光催化體系提供了新途徑。(完)