辽宁大学CEJ：金属盐再加工—多核金属-氧结构在光解水制氢中的尝试- 大数跨境

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辽宁大学CEJ：金属盐再加工—多核金属-氧结构在光解水制氢中的尝试

科学材料站

2020-11-01

导读：该文章展现了光催化中非贵金属基助催化剂的实际水分解制氢性能，并在相同条件下将现在常用的助催化剂氯铂酸与金属盐溶液的制氢性能做了对比。

文章信息

可再生三核铁-氧中心分子簇在光解水制氢中的应用

第一作者：王洋

通讯作者：张宇*

单位：辽宁大学清洁能源化学研究院

研究背景

光解水制氢实验采用的助催化剂多为铂、金类贵金属盐，但其不可再生性与成本昂贵的特点使其无法普遍适用。本篇研究以推陈出新的观念为中心，展示了非贵金属类助催化剂在光解水制氢实验中的作用，同时将常见的金属盐类进行结构调控，从而更高效地体现其光催化活性。本文为新型助催化剂的设计研究提供了方向，有助于对光催化中助催化剂的设计与选择做进一步探索。

文章简介

近日，辽宁大学清洁能源化学研究院在Chemical Engineering Journal（影响因子：10.652）上发表题为“Regeneratable Trinuclear Iron-Oxo Cocatalyst for Photocatalytic Hydrogen Evolution”的文章。

该文章展现了光催化中非贵金属基助催化剂的实际水分解制氢性能，并在相同条件下将现在常用的助催化剂氯铂酸与金属盐溶液的制氢性能做了对比。

图1. 不同对照条件下的三核铁-氧簇助催化剂（FOF）光解水制氢性能对比图

本文要点

要点一：助催化剂稳定可再生

由稳定性实验结果来看，三核铁-氧簇助催化剂（FOF）与催化剂杂多酸（PWT）构建的光催化体系在长达40小时的多次循环反应过程中，氢气产生量没有明显的降低现象。此外，在每个循环的结束时，加入的氧化剂均可快速、直接地将助催化剂恢复，完成再生过程。

要点二：催化剂与助催化剂可实现分离再利用

助催化剂的选用是水溶性的三核铁-氧簇，这极大地方便了其与非水溶性光催化剂的分离过程。经过再生处理的助催化剂可彻底脱离原体系，可用于回收或其他体系反应。

要点三：助催化剂体系制氢性能达简单金属盐的19倍

在相同的金属摩尔量与反应条件下，三核铁-氧簇与铁盐（1：3）分别作为助催化剂反应所得到的氢气量比为19：1。

要点四：前瞻

从经济实用角度考虑，三核金属-氧簇原料成本低、合成步骤简便且放置稳定。从反应过程角度考虑，三核金属-氧簇作为助催化剂稳定性好、具有可再生性与可分离性，同时其光催化效果远高于简单金属盐。当前对多核金属-氧簇在光催化反应中作助催化剂的了解和研究仍然有限，此次尝试旨在诠释一种将光催化反应体系推陈出新的理念，也是未来研究中的一个潜在方向。

文章链接

Regeneratable Trinuclear Iron-Oxo Cocatalyst for Photocatalytic Hydrogen Evolution

https://doi.org/10.1016/j.cej.2020.127551

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