叶金花JACS:ZnCu合金光热甲醇重整制氢
纳米技术 纳米 2021-07-30

甲醇蒸气重整是一种能够安全高效率制备和存储氢气的方法,但是该反应通常需要较高的反应温度才能实现较高的反应活性,而且需要较高的能量消耗。

有鉴于此,日本国立材料研究所Mitsutake Oshikiri、叶金花、Hui Song等报道一种Plasmonic合金ZnCu催化剂,该催化剂的结构为Cu核作为Plasmonic催化剂表面沉积Zn原子层,该催化剂无需加热,能够通过光催化进行甲醇蒸气重整反应。

本文要点:

(1)

实验相关结果、理论计算模拟结果很好的验证和支持Zn原子的作用,Zn原子起到催化反应位点在较低的活化能量进行水还原,同时作为传输电子通道,将热电子输送到界面水分子中,因此导致形成缺电子Cu能够活化甲醇分子。

(2)

通过这种光催化剂的设计和光热效应结合,这种ZnCu催化剂实现了328 mmol gcat-1 h-1的制氢效率,在7.9个模拟太阳光照射条件中实现了1.2 %的太阳能转化效率,这个反应效果远远高于相关报道的甲醇重整光催化或热催化。

本文研究结果为设计高性能合金催化剂实现高效率太阳能制氢、以及其他高耗能工业反应提供经验。

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参考文献

Shunqin Luo, Huiwen Lin, Qi Wang, Xiaohui Ren, David Hernández-Pinilla, Tadaaki Nagao, Yao Xie, Gaoliang Yang, Sijie Li, Hui Song*, Mitsutake Oshikiri*, and Jinhua Ye*, Triggering Water and Methanol Activation for Solar-Driven H2 Production: Interplay of Dual Active Sites over Plasmonic ZnCu Alloy, J. Am. Chem. Soc. 2021

DOI: 10.1021/jacs.1c04315

https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.1c04315


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