删除或更新信息,请邮件至freekaoyan#163.com(#换成@)

理化所人工光合成制氢研究取得重要进展_青岛生物能源与过程研究所

青岛生物能源与过程研究所 免费考研网/2017-12-08

借鉴自然界光合作用的机制和过程,通过人工光合成途径将太阳能转化为化学能,特别是氢能,为人类开发和利用太阳能并逐步解决当前的能源短缺和环境污染问题开辟了一条新道路。因此,设计并制备新型的人工光合成“部件”,构建来源广泛、成本低廉、性能卓越的光催化体系具有迫切的理论和现实意义。

  近期,中国科学院理化技术研究所超分子光化学研究中心的科研人员首次利用量子点和廉价金属盐通过可见光催化协助的方法原位构筑了具有空腔结构的光催化剂。稳态和时间分辨的谱学技术证实了光催化过程中量子点表面巯基丙酸分子的氧化解离使量子点选择性地在氢气气泡和水的水-气界面聚集,在光催化反应协助下组装形成纳米空心球。以抗坏血酸为牺牲体,光照42小时纳米空心球的产氢速率和产氢TON值分别为~21 μmol h-1mg-1和137500。该催化剂构筑策略为人工光合成制氢领域的发展提供了新的思路和途径,对理解和模拟自然界光合作用的工作原理和发展实用价值的人工光合成制氢体系具有重要意义。  

随后,该研究中心科研人员又利用可见光照射量子点和廉价金属盐原位制备了Nih-CdS人工光合成催化剂。通过稳态和时间分辨的谱学技术,证实了量子点表面S的悬空键原位和金属Ni2+离子配位生成实际的催化中心,原位生成催化中心可通过自修复不断在反应过程中重生,从而保证了体系的催化活性及稳定性。光照20小时,Nih-CdS光催化重整工业废料甘油的制氢速率为74.6 μmol h-1mg-1,产氢效率TON达38405。在410 nm光照射下,体系光催化产氢的内量子效率为12.2%。进一步地,科研人员成功地利用含双官能团的巯基丙酸作为导向分子构筑了CdSe QDs-TiO2-Ni(OH)2三元组装体系,实现了碱性条件下量子点-镍人工光合成体系的高效产氢。组装体中梯度电子转移过程提高了电荷分离效率,使体系产氢效率较CdSe QDs-Ni(OH)2二元体系提高了5倍。最优条件下CdSe QDs-TiO2-Ni(OH)2三元组装体系的产氢速率可高达~10.1 mmol g-1h-1,基于CdSe QDs的TON值达51400,光催化产氢的内量子效率为27.4%。

  上述研究结果已经刊登于国际化学类顶级期刊JACS(J. Am. Chem. Soc.2014,136(23), 8261-8268)和ChemSusChem(ChemSusChem2014,7(5), 1468-1475;ChemSusChem2015,8(4), 642-649),并被选为内封面文章向读者进行重点介绍。  



相关研究工作得到了科技部“973”计划、国家自然科学基金委、中国科学院知识创新工程的大力支持。

  文章链接:

  http://pubs.acs.org/doi/pdf/10.1021/ja5047236

  http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/cssc.201400028/abstract

  http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/cssc.201402885/abstract

来源:中国科学院理化技术研究所
相关话题/金属 中国科学院 过程 技术 理化

  • 领限时大额优惠券,享本站正版考研考试资料!
    大额优惠券
    优惠券领取后72小时内有效,10万种最新考研考试考证类电子打印资料任你选。涵盖全国500余所院校考研专业课、200多种职业资格考试、1100多种经典教材,产品类型包含电子书、题库、全套资料以及视频,无论您是考研复习、考证刷题,还是考前冲刺等,不同类型的产品可满足您学习上的不同需求。 ...
    本站小编 Free壹佰分学习网 2022-09-19
  • 人工光合作用系统新进展_青岛生物能源与过程研究所
    美国劳伦斯伯克利国家实验室与加利福尼亚大学联合构建了一种复杂的半导体纳米线和微生物系统,可以模拟自然界中的光合作用过程,并且系统还可以将光合作用中释放的二氧化碳与水合成醋酸盐,该系统是生物科学与材料科学的跨学科研究成果,文章发表于杂志NanoLetters。Thisbreak-througharti ...
    青岛生物能源与过程研究所 免费考研网 2017-12-08
  • 海洋细菌推动碳储存_青岛生物能源与过程研究所
    近日发表在《自然—通讯》上的一项研究表明,海洋细菌可能是海洋中固碳的主要力量。这项发现指出,细菌在简单有机分子转化为抗降解的结构复杂的有机物过程中起到了关键作用。  浮游植物从大气中吸收二氧化碳后,使用光合作用和呼吸作用把二氧化碳转化成大量有机碳储备,这被统称为溶解态有机物(DOM)。溶解态有机物的 ...
    青岛生物能源与过程研究所 免费考研网 2017-12-08
  • Nature专题:中国科研的分量_青岛生物能源与过程研究所
    近年来随着研发投入的不断增加,中国已经成为了世界第二大研发支出国,论文发表数量也上升到了世界第二。本期Nature推出专题“AssessingScience(China)”,介绍和探讨了中国科研的现状、机遇和挑战。  中国的研发支出  2013年中国研发经费比上一年增加了15%,成为仅次于美国的研发 ...
    青岛生物能源与过程研究所 免费考研网 2017-12-08
  • 美科学家构建不需要预处理即可降解生物质的微生物_青岛生物能源与过程研究所
    以生物质为原料生产乙醇的传统方法中预处理和酶促反应会大幅提高产品成本,第二代一体化乙醇生产技术(CPB)中,微生物可以同时水解生物质并发酵生产乙醇。  科研人员发现嗜热菌Caldicellulosiruptorbescii可以分解未处理的生物质,但是缺少乙醇合成基因,且由于CBP工艺的反应条件比较温 ...
    青岛生物能源与过程研究所 免费考研网 2017-12-08
  • 科学家模拟合成新型石墨烯_青岛生物能源与过程研究所
    北京大学应用物理与技术研究中心王前教授课题组与其他国际合作者模拟了一种称为五边形石墨烯的新型碳材料的合成。与由碳六元环所构成的石墨烯不同,这种碳的新同素异形体是以纯碳五元环为结构基元构成的二维结构,并具有可与石墨烯媲美的优异性质。该研究成果近日发表在《美国科学院院刊》上。  碳材料一直被认为是材料科 ...
    青岛生物能源与过程研究所 免费考研网 2017-12-08
  • 科学家实现玉米单细胞测序_青岛生物能源与过程研究所
    华中农业大学作物遗传改良国家重点实验室教授严建兵团队率先实现了玉米单细胞测序。相关成果发布在《自然—通讯》上。  四分体是一次细胞减数分裂后的直接产物,是遗传重组分析的理想材料。分离四分体的四个小孢子并进行单细胞基因型分析是研究遗传重组机制的最佳方案,尽管目前动物单细胞测序技术较为成熟,但在植物中, ...
    青岛生物能源与过程研究所 免费考研网 2017-12-08
  • 焦念志院士:以“蓝碳计划”助推“海上丝路”_青岛生物能源与过程研究所
    海洋是地球上最大的碳库,是陆地碳库的20倍、大气碳库的50倍。“蓝碳”概念最早来自联合国2009年发布的《蓝碳报告》,指的是近岸、河口、浅海、深海生态系统中可保持的碳。   在焦念志院士看来,沿着蓝碳计划这条主线推进,海洋低碳经济就有了具体可行的抓手、陆海统筹的生态补偿机制就有了科学定量指标。“中国 ...
    青岛生物能源与过程研究所 免费考研网 2017-12-08
  • 废弃玉米秸秆制氢取得新突破_青岛生物能源与过程研究所
    美国弗吉尼亚理工大学研究人员利用新模型在玉米秸秆制取氢气方面取得突破,可大大减少生产过程中的碳排放并减少成本。这一成果发表在4月6日的《美国国家科学院院刊》上,可能有助加速价格低廉且低碳排放的氢动力汽车的普及。  该大学农业和生命科学与工程学院生物系统工程系教授珀西瓦尔·张说:“这意味着我们已证明了 ...
    青岛生物能源与过程研究所 免费考研网 2017-12-08
  • 欧盟发布石墨烯科技路线图_青岛生物能源与过程研究所
    2014年2月初,欧盟未来新兴技术(FET)石墨烯旗舰计划发布了首份招标公告和科技路线图,介绍了拟资助的研究课题和支持课题,以及根据领域划分的工作任务,每项课题都涉及多项工作任务。根据路线图,石墨烯旗舰计划将分初始阶段和稳定阶段两部分进行。初始阶段:2013年10月1日—2016年3月31日,共资助 ...
    青岛生物能源与过程研究所 免费考研网 2017-12-08
  • 生物质天然气应纳入国家能源战略_青岛生物能源与过程研究所
    能源是一个国家的命脉,我国的能源结构总体表现为多煤、贫油、少气。2014年全国天然气消耗量为1830亿立方米,其中进口595亿立方米,进口依存度31.7%。加快以秸秆为代表的生物质资源转化可极大地提高我国天然气占一次能源的比重。  去年,国务院办公厅印发的《能源发展战略行动计划(2014—2020年 ...
    青岛生物能源与过程研究所 免费考研网 2017-12-08