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西交利物浦大学学者为制备太阳能燃料探索新方法

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气候变化所导致的严重影响在全球范围内已初见端倪,为此人们急切地寻找能够替代化石燃料的可再生清洁能源。近日,一支来自西交利物浦大学的科研团队对环保燃料——过氧化氢(H202)的制备过程中所使用的材料进行了改进,使得改进后的燃料产量得到提升。该项研究成果发表于学术期刊《Energy Advances》,有望推动太阳能燃料成为一种能够大规模使用的能源。

研究人员介绍道,过氧化氢是一种很有前途的环保燃料,它能够以液态形式储存,因而其运输过程相较于另一种潜在的可再生燃料——压缩氢,更方便也更安全。然而,过氧化氢的制备过程充满了挑战,其商业化生产从目前来看,存在着危险性和高耗能的问题。

借助太阳能从水和氧气中制备过氧化氢,这是一种更安全也更清洁的制备方法,但这一反应需要光催化剂的参与。光催化剂有两项任务:一是吸收光,二是利用光的能量产生化学反应,将水和氧转化为过氧化氢。一般来说,单种材料只能很好地完成其中一项任务,所以要将不同材料组合起来,以达到优化制备过程的目的。不同材料间如何进行组合,这正是西浦科研团队近来的研究重点。

研究人员在加热条件下成功地将有机物融合到铌酸盐——一种层状金属氧化物中,这不仅加强了铌酸盐的光催化作用,还提高了过氧化氢的产量。在开发稳定的过氧化氢光催化剂的进程中,这一发现尚属首次,对于为未来创造更清洁燃料这一目标而言,这是一个重大进展。

论文的通讯作者、西浦理学院化学系副教授Graham Dawson博士介绍道:“运用对层状金属氧化物进行有机改性这样一种方法,并不断扩展测试材料和属性的范围,就是我们接下来要做的工作。此外,我们还将从根本上进一步研究改性的过程,以尝试提高其长期稳定性,为过氧化氢的大规模生产和使用做准备。”

论文的第一作者章罗娜是西浦化学系硕士毕业生,已获得高级化学硕士(研究型)卓越(Distinction)学位,并获得了美国埃默里大学“女性科学奖”的全额奖学金用以攻读博士学位。

扬子晚报/紫牛新闻记者 顾秋萍 通讯员:戴凯琳

校对 徐珩

编辑 : 潘政

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