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在阳光下的PCN纳米层可以分解水。图片:Nannan Meng / Tianjin University聚合碳氮化物在阳光下具有催化作用,可用于太阳能生产氢气。然而,这些无金属催化剂的效率极低。中国天津大学的一个团队与柏林Helmholtz-Zentrum的一个小组合作,通过简单的工艺将这些聚合碳氮化物的催化效率提高了11倍,从而产生更大的表面积。该论文发表在能源与环境科学杂志上。能量转换的主要挑战之一是即使在太阳不发光时也能提供能量。通过在阳光的帮助下分解水来产生氢气可以提供解决方案。氢是一种良好的储能介质,可以多种方式使用。然而,水不会单独分裂。需要催化剂,例如Platinum,这是稀有且昂贵的。世界各地的研究团队正在寻找更经济的替代方案。现在,来自HZB的Tristan Petit博士和来自中国天津天津大学张斌教授领导的同事领导的团队使用着名的无金属光催化剂取得了重要进展。具有大孔隙的纳米层Bin Zhang和他的团队专注于聚合碳氮化物(PCN)的合成,其被认为是用于制氢的良好候选物。 PCN分子形成可以与filo糕点面团的薄层相比较的结构:这种材料的片材彼此紧密地堆叠在一起。中国化学家现在通过相对简单的两步热处理成功地将各个薄片彼此分开 - 就像酥皮糕点在烤箱中分离成单个脆皮层一样。热处理产生的样品由具有大孔的单个纳米层组成,所述大孔含有具有特定官能团的不同氨基。热处理产生的样品由具有大孔的单个纳米层组成,所述大孔含有具有特定官能团的不同氨基。图片:Nannan Meng /天津大学BESSY II Petit分析了氨基和氧合基团,他的团队在BESSY II上研究了一系列这些PCN样品。 “我们能够确定哪些氨基和含氧基团已经沉积在毛孔中”,博士生Jian Ren和该出版物的共同第一作者解释说。他们可以分析特定氨基团如何将电子吸引到自身,特别有利于分裂水的性质,以及如何形成新的氧基缺陷。效率提高了11倍当与镍作为助催化剂结合时,纳米结构PCN样品实际上显示出破纪录的效率,是可见光照射下正常PCN的11倍。 BESSY II的光催化工艺解开“这表明PCN是太阳能到氢气生产的一个有趣的潜在催化剂,接近无机催化剂的效率,”大众汽车基金会Freigeist研究员Petit解释道。 “此外,这项工作还表明,软X射线光谱仪是揭开光催化剂上可能的催化活性位点的必要工具。”出版物:Nannan Meng,等人,“将含氧和氨基工程化为二维原子级薄多孔聚合碳氮用于增强光催化制氢,“能源与环境科学(2018)doi:10.1039 / C7EE03592F来源:Antonia Roetger,