标题:太阳能制氢：离梦想更近一步
作者:梦之醒888
日期:2015-08-12 17:01
内容:
导语：近日，中国科学院苏州生物医学工程技术研究所在纳米棒阵列可见光催化裂解水产氢研究上取得重大突破，相关结果发表在Nanoscale杂志。
随着全球能源和环境危机日益加重，太阳能作为一种清洁和可持续利用的能源，被认为在应对全球能源和环境问题方面具有巨大的潜在价值。
太阳能制氢，是人类探索太阳能利用的美好愿景，近年来学术界和产业界进行了大量的努力和探索。到目前为止，科学家对太阳能制氢的研究主要集中在如下几种技术：热化学法制氢、光电化学分解法制氢、光催化法制氢、人工光合作用制氢和生物制氢。
其中，利用太阳光照射裂解水产生氢气能源的光电化学方法，由于其原理简单、过程环保且氢气燃料能量密度高而备受瞩目。而这种技术的关键在于高效、低成本、长寿命光催化材料的合成。
近日，中国科学院苏州生物医学工程技术研究所在纳米棒阵列可见光催化裂解水产氢研究上取得重大突破，相关结果发表在Nanoscale杂志。
神奇的纳米棒阵列
中科院苏州医工所研究员董文飞向记者介绍了他们的最新成果——利用简便的水热合成方法制备了超长ZnO@TiO2核壳结构纳米棒阵列，并在纳米棒表面负载纳米结构的多金属硫化物固溶体，形成高比表面积的薄膜电极材料。
“这种薄膜电极材料具有较好的可见光光电响应特性和光催化活性，具备一定的产氢能力，便于和微纳光电子器件集成，在太阳能电池、微纳能源和生物检测系统等方面有良好的应用前景。”董文飞说。
记者了解到，现有的很多高效稳定的光电化学裂解水系统主要是基于TiO2、 Fe2O3和ZnO等半导体材料开发的。其中，单晶ZnO纳米棒阵列是一种良好的电极材料，具有快速的电子传输通道和较高的光转换效率。
“但是，ZnO和TiO2都是宽带隙半导体材料，仅能吸收太阳光谱中的紫外光波段的能量，并且内部激子复合速率很高，由此导致太阳能利用率比较低。”董文飞告诉记者。
而他们的研究价值正在于此。董文飞等科研人员发现可以利用CdS、CdSe和PbS等窄带隙金属硫化物半导体材料修饰单晶ZnO纳米棒表面，将吸收光谱拓展至可见光波段，从而有效利用太阳光各波段光谱的能量，提高了其太阳光光催化性能。
他们同时进行了光电化学性能表征和可见光催化裂解水产氢测试。实验测试数据表明，他们制备的这种表面负载多金属硫化物固溶体的ZnO@TiO2纳米棒阵列，在可见光波段具有良好的光吸收特性，能量转化效率较高 ..
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