康振辉教授课题组在《Science》上发表论文,入选“2015年度中国科学十大进展”

发布时间:2016-02-15访问量:324设置

康振辉教授课题组题为“Metal-Free Efficient Photocatalyst for Stable Visible Water Splitting viaa Two-Electron Pathway”的论文,在2015227日出版的国际顶级学术期刊《Science》杂志发表,这是我院成立六年多来首次在该杂志发表论文(第一单位,第一作者),也是我校科研人员在该期刊上发表的首篇自然科学类学术论文,该成果入选2015年度中国科学十大进展

该论文主要介绍了课题组在高效光催化分解水研究中取得的成果。利用太阳能完全分解水同时制氢气和氧气是发展清洁、绿色能源的关键技术之一。在过去的四十年里,研究人员开发了一系列光分解水的光催化剂。然而这些光催化剂的太阳能到氢能的转化效率较低、稳定性也较差,阻碍了光分解水制氢的实际应用进程。康振辉课题组此次发表的论文(与李述汤教授、以色列理工学院的Yeshayahu Lifshitz教授合作)报道了一种新型光催化剂:碳纳米点-氮化碳纳米复合物。该催化剂由碳和氮两种元素组成,具有价廉、资源丰富、无污染的优点,并且稳定性较高,催化活性200天保持不变。它可以利用太阳能实现高效的完全分解水,与以往的光催化剂不同,整个光解水过程分为两个阶段(如图1所示):(1)氮化碳分解水生成过氧化氢和氢气;(2)碳纳米点将过氧化氢分解成水和氧气。此外,该光催化剂的太阳能到氢气的能量转换效率是2%,是目前同类催化剂的最高效率。按照美国能源署(DOE)的技术经济分析,太阳能到氢气的能量转换效率2%的催化剂,制氢成本约为6美元/公斤,这与DOE的目标成本(4美元/公斤)比较接近。该催化剂的进一步优化和开发对于推动太阳能制氢的清洁能源策略(例如图2)具有重要的实践意义。

1 碳纳米点-氮化碳纳米复合物在可见光驱动下分解水的反应机理图。

2 光催化分解水制氢的潜在应用方案。

        中国科学十大进展由《中国基础科学》、《科技导报》、《中国科学院院刊》、《中国科学基金》和《科学通报》5家编辑部推荐,自2005年以来,该项活动已成功举办11届。此次遴选是从收集整理的256项推荐成果中选出30项候选进展进入终选,并由中国科学院院士、中国工程院院士、973计划顾问组和咨询组专家、973计划项目首席科学家、国家重点实验室主任等专家学者对30项候选进展进行函选投票,最终遴选出了2015年度中国科学十大进展


文章链接:http://www.sciencemag.org/content/347/6225/970.abstract?sid=a947e1e8-1e32-4dca-a9dd-ac9fe76932f4


责任编辑:向丹婷



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