【催化】Angew. Chem.：壓電催化產(chǎn)氫——內(nèi)建電場(chǎng)突破導(dǎo)帶位置之局限
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【催化】Angew. Chem.：壓電催化產(chǎn)氫——內(nèi)建電場(chǎng)突破導(dǎo)帶位置之局限原創(chuàng) Wiley X一MOL資訊 2019-07-15
氫能被視為未來(lái)的理想清潔能源。光催化和電催化是目前國(guó)際上研究產(chǎn)氫的熱點(diǎn)。但各自存在一些不足。比如光催化分解水制氫氣對(duì)可見(jiàn)光范圍的光利用率低，對(duì)黑暗條件無(wú)響應(yīng)等。電催化分解水制氫氣則需要消耗電能，以及優(yōu)異的電催化材料通常含有貴金屬，而貴金屬材料比較昂貴。
最近，浙江師范大學(xué)地環(huán)學(xué)院的武崢副教授、物電學(xué)院的賈艷敏教授以及香港理工大學(xué)的黃海濤教授團(tuán)隊(duì)通過(guò)壓電催化效應(yīng)，利用機(jī)械振動(dòng)驅(qū)動(dòng)水分解制備清潔可再生氫能。目前國(guó)際上很少有關(guān)于收集震動(dòng)能來(lái)分解水制氫的研究報(bào)道。壓電催化的優(yōu)點(diǎn)是可以收集海洋中和現(xiàn)代建筑物中廣泛存在的振動(dòng)能，例如人工和自然產(chǎn)生的海洋噪聲的頻段范圍可以從低頻（10至500 Hz）到高頻（> 25 kHz）。該研究工作創(chuàng)新性地利用鐵酸鉍壓電材料，在1 h的機(jī)械振動(dòng)（45 kHz，100W）激勵(lì)下，每克催化劑分解水的產(chǎn)氫量為124.1微摩爾。該研究工作對(duì)于推動(dòng)利用自然界和人造震動(dòng)能來(lái)分解水制備清潔可再生氫能具有重要意義 。
由于純鐵酸鉍材料的導(dǎo)帶底比氫電位H+/H2（0 V）更正，不足以靠光催化來(lái)實(shí)現(xiàn)分解水產(chǎn)氫。而由機(jī)械振動(dòng)引起的壓電效應(yīng)產(chǎn)生的內(nèi)建電場(chǎng)則可以傾斜鐵酸鉍材料的能帶，進(jìn)而使得其導(dǎo)帶邊緣高于能夠產(chǎn)氫的H+/H2電位，從而實(shí)現(xiàn)產(chǎn)氫。內(nèi)建電場(chǎng)的大小可以通過(guò)選擇合適的壓電材料或者改變材料的幾何形狀來(lái)調(diào)節(jié)。
相關(guān)工作發(fā)表在Angew. Chem. Int. Ed. 上，文章的第一作者是香港理工大學(xué)的博士研究生尤慧琳。
原文（掃描或長(zhǎng)按二維碼，識(shí)別后直達(dá)原文頁(yè)面）：
Harvesting the Vibration Energy of BiFeO3 Nanosheets for Hydrogen Evolution
Huilin You, Zheng Wu, Luohong Zhang, Yiran Ying, Yan Liu, Linfeng Fei, Xinxin Chen, Yanmin Jia, Yaojin Wang, Feifei Wang, Sheng Ju, Jinli Qiao, Chi-Hang Lam, Haitao Huang
Angew. Chem. Int. Ed., 2019, DOI: 10.1002/anie.201906181
導(dǎo)師介紹
武崢
https://www.x-mol.com/university/faculty/67662
黃海濤
https://www.x-mol.com/university/faculty/67661