近日，陜西科技大學化學與化工學院李偉副教授課題組在有機-無機復合光催化薄膜制備和平板式分解水制氫方面取得進展，相關研究成果發表在《自然-通訊》上。
太陽能驅動的平板H2O-to-H2 (HTH)轉化是一項將太陽能轉換成增值化學能的新型生產技術。然而，由于平板反應器中流體和氣泡的機械剪切力影響，絕大多數的常歸顆粒光催化劑在平板反應器中難以維持穩定的光催化性能，而且單一的光驅動催化機制對于獲得更高的催化性能顯然存在很大的局限性，不利于該項技術的實際應用推廣。該課題組在研究中發現，構建穩定的光催化薄膜可以有效解決顆粒光催化劑存在的上述不足，能夠實現多場驅動下的激子分離，獲得更為高效和持久穩定的催化性能表現。
研究首先制備了一種具有快速激子轉移動力學（CdS-to-Pt）的高活性CdS@SiO2-Pt光催化劑，將其與有機鐵電PVDF復配，采用高分子的加工方法將其制備成有機-無機復合薄膜。研究表明，該復合光催化薄膜因其協同的有機-無機界面電子相互作用，顯示出超高的耐光性和優異的分離回收性能，克服了無機顆粒催化劑在實際應用中存在的不足，且在堿性條件下可以進行高效的模擬太陽光驅HTH轉化。該光催化薄膜被重復使用50次后，其形態和微觀結構沒有明顯變化，仍保持穩定的活性表現。
基于該薄膜光催化材料，課題組自行組建了可進行室內和室外作業的平板式光催化反應系統，取得了初步的研究進展。該研究為平板光催化制氫技術的實際應用提供了新思路。
CdS@SiO2-Pt光催化劑和有機-無機光催化薄膜的制備與表征；平板制氫反應系統的調試現場照片。（課題組供圖）
相關論文信息：https://doi.org/10.1038/s41467-024-51183-2
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