行業(yè)資訊
中廣測(cè)光催化生物質(zhì)制氫取得新進(jìn)展
氫具有燃燒熱值高、無污染的特點(diǎn)，被視為21世紀(jì)最具發(fā)展?jié)摿Φ那鍧嵞茉础５珎鹘y(tǒng)制氫技術(shù)能耗大，且伴隨著大量二氧化碳釋放，利用可再生能源制氫一直是國(guó)內(nèi)外的研究重點(diǎn)。
生物質(zhì)是一種來源廣泛、儲(chǔ)量大、廉價(jià)且可持續(xù)利用的能源載體。農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的稻稈、麥稈、稻草，生活中以木質(zhì)纖維為原料的紙杯、紙盤以及紙漿造紙排放的污泥等都含有大量的生物質(zhì)，然而這些生物質(zhì)常被作為廢棄物拋棄。光催化生物質(zhì)制氫技術(shù)可利用太陽(yáng)能，將生物質(zhì)轉(zhuǎn)化為氫氣，是一種非常有潛力的新能源生產(chǎn)方式，為生物質(zhì)資源的循環(huán)利用和氫能的可持續(xù)發(fā)展提供一種新的解決途徑。
中廣測(cè)光電功能材料與器件研究團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)開發(fā)了一種邊緣氨基功能化的新型聚合型氮化碳基光催化劑，并結(jié)合光譜儀、電化學(xué)工作站、氣相色譜等手段和理論計(jì)算對(duì)其進(jìn)行性能表征和優(yōu)化。研究發(fā)現(xiàn)改性后的光催化劑具有可見光寬光譜吸收（見下圖），其光譜響應(yīng)活性范圍可拓展至600nm，相比于現(xiàn)有的生物質(zhì)制氫光催化劑（一般僅能吸收475 nm以下的光），顯著拓寬了可見光吸收；同時(shí)分析了其能帶結(jié)構(gòu)，發(fā)現(xiàn)催化劑的氧化能力得到提升，且能促進(jìn)生物質(zhì)在催化劑表面的吸附活化，因而有效地提高了光催化生物質(zhì)產(chǎn)氫效率。
相關(guān)成果以“Edge functionalization of terminal amino group in carbon nitride by in-situ C–N coupling for photoreforming of biomass into H2 ”為題發(fā)表于《Chemical Engineering Journal》(中科院一區(qū), IF:10.652)，中廣測(cè)為唯一單位，上述工作得到了國(guó)家自然科學(xué)基金（61904167）、廣東省科學(xué)院建設(shè)國(guó)內(nèi)一流研究機(jī)構(gòu)行動(dòng)專項(xiàng)資金項(xiàng)目（2020GDASYL-20200102006）的支持。
圖1 材料的能帶結(jié)構(gòu)及生物質(zhì)產(chǎn)氫性能
近日，該工作被全球工程領(lǐng)域著名機(jī)構(gòu)Advances in Engineering（AIE）遴選為關(guān)鍵科學(xué)文章進(jìn)行專題報(bào)道（注：AIE每周會(huì)在全球范圍內(nèi)由國(guó)際專家顧問組選出不到20篇的優(yōu)秀論文進(jìn)行特別報(bào)道，方向包括材料、化學(xué)、電子、機(jī)械、土木、生物醫(yī)學(xué)工程等。AIE遴選論文條件苛刻，中選率為相關(guān)領(lǐng)域發(fā)表論文總數(shù)的1‰）。
該團(tuán)隊(duì)基于中廣測(cè)國(guó)家級(jí)分析測(cè)試平臺(tái)，搭建了光/電催化分析測(cè)試平臺(tái)，具備了光/電催化產(chǎn)物在線定性定量檢測(cè)能力，并成功將同位素示蹤法用于催化反應(yīng)機(jī)理分析，已為澳大利亞紐卡斯?fàn)柎髮W(xué)、華南理工大學(xué)、華南師范大學(xué)等國(guó)內(nèi)外科研機(jī)構(gòu)提供分析檢測(cè)技術(shù)服務(wù)。
AIE報(bào)道鏈接：
