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          天津大學:新型光催化材料問世

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            日前,天津大學封偉教授團隊成功合成新型帶隙可調的二維層狀鍺矽烷材料。這種新材料可用作性能優異的光催化劑,在常溫光照條件下高效制備氫氣,還能將二氧化碳高效還原成一氧化碳。相關研究成果已在線發表於國際權威期刊《自然·通訊》。

            隨著工業社會發展,“溫室效應”成為瞭人類面臨的重大環境挑戰。眾所周知,因化石燃料燃燒排放的二氧化碳是形成“溫室效應”的罪魁禍首。隨著大氣中二氧化碳濃度不斷升高,全球氣溫逐漸變暖,災害性天氣逐年增加。如何高效制取氫氣等綠色能源、如何實現二氧化碳的轉化利用成為瞭全球科學傢關註的焦點。

            “光催化技術”因其穩定、高效、清潔的特性,正在得到學術界的高度關註和認可。這是一種環境友好型的凈化技術,其原理是基於光催化劑在光照條件下的氧化還原能力,達到凈化污染物、物質合成和轉化等目的。其中,光催化劑性能是光催化技術的核心,該性能的高效與否,決定瞭催化反應的效能。

            天津大學封偉教授團隊在理論計算與結構設計的基礎上,通過精確控制鍺矽元素的含量,首次實現瞭鍺和矽基二元二維材料的帶隙調控,獲得瞭一種全新材料——帶隙可調的二維層狀鍺矽烷。這種新型二維材料因兼具適宜帶隙結構、寬光譜吸收、高比表面積和表面化學活性,而呈現出優異的光催化性能。實驗結果顯示:以該材料作為光催化劑,能夠在常溫條件下通過光照高效率產出氫氣;利用該材料對二氧化碳進行光催化反應,還原出一氧化碳的效率能達到目前主流光催化材料的幾十甚至數百倍以上。

            “這種新材料展現出瞭高效、綠色、環保的特性。”據封偉教授介紹,該材料同時也是制備高性能納米能量轉換器件和納米光電器件的理想材料,有望為未來新型半導體材料的電子結構調控及光電性能提升提供材料基礎和技術支撐,“在多個領域具有廣闊應用前景。”