近期，我國(guó)科研領(lǐng)域傳來(lái)一項(xiàng)重大突破：科研人員通過(guò)創(chuàng)新性的元素替代策略，成功提升了二氧化鈦光解水制氫的效率，這一成果相較于以往技術(shù)實(shí)現(xiàn)了15倍的增長(zhǎng)。該研究成果已在國(guó)際權(quán)威期刊《美國(guó)化學(xué)學(xué)會(huì)期刊》上發(fā)表。
長(zhǎng)期以來(lái)，利用二氧化鈦?zhàn)鳛楣獯呋牧希陉?yáng)光照射下分解水以產(chǎn)生氫氣，被視為太陽(yáng)能直接轉(zhuǎn)化為氫能的重要途徑。然而，這一方法的轉(zhuǎn)化效率一直較低，限制了其廣泛應(yīng)用。中國(guó)科學(xué)院金屬研究所的科研團(tuán)隊(duì)針對(duì)這一難題展開(kāi)了深入研究。
科研團(tuán)隊(duì)通過(guò)巧妙的手段，將稀土元素“鈧”引入到傳統(tǒng)二氧化鈦的晶格結(jié)構(gòu)中。這一創(chuàng)新不僅解決了傳統(tǒng)材料存在的內(nèi)部原子級(jí)缺陷和表面不規(guī)則問(wèn)題，還成功打造出一種全新的半導(dǎo)體光催化材料。這種新材料在太陽(yáng)光照射下，展現(xiàn)出了前所未有的性能。
實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，新材料對(duì)紫外光的利用率從原先的不足2%大幅提升至30%以上。這一顯著提升意味著，在紫外光照射下，新材料分解水制氫的效率達(dá)到了過(guò)去的15倍，創(chuàng)造了該材料體系的新紀(jì)錄。據(jù)估算，如果將這種新材料制成1平方米的光催化板，在一天的光照時(shí)間內(nèi)，能夠產(chǎn)生約10升的綠色氫氣。
這一突破性進(jìn)展不僅為太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化為氫能提供了更為高效的方法，也為未來(lái)清潔能源的開(kāi)發(fā)和利用開(kāi)辟了新的道路。科研團(tuán)隊(duì)表示，他們將繼續(xù)深入研究，進(jìn)一步提升新材料在可見(jiàn)光下的分解水效率，以期達(dá)到工業(yè)化應(yīng)用的水平。
