日前，中國科學院金屬研究所劉崗團隊研究發(fā)現(xiàn)，用鈧改造二氧化鈦作為催化材料，產(chǎn)氫效率比傳統(tǒng)的二氧化鈦高出15倍以上，創(chuàng)造了該材料體系的新紀錄。
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目前，太陽能制氫主要有兩種方式：一是太陽能發(fā)電電解水，效率高，但設備復雜，成本大；二是太陽光直接光解水，用特殊材料催化，“一鍵分解”水分子，簡單又環(huán)保。為實現(xiàn)這一路徑，科學家們引入了一種叫“二氧化鈦”的半導體材料。這種催化材料在陽光照射下，就像微型發(fā)電廠一樣運轉(zhuǎn)，用來分解水。自1972年被發(fā)現(xiàn)能光解水以來，二氧化鈦就成為能源界的“超級明星”。
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但“超級明星”也有致命缺陷，那就是轉(zhuǎn)化效率低下。劉崗說，解決問題的關鍵在于“結(jié)構(gòu)整容”和“元素替代”，“我們選擇元素周期表中鈦的鄰居——鈧，作為‘改造工程師’?！?/p>
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通過在二氧化鈦中混入5%的鈧，研究團隊成功制備出具有特殊雙晶面的金紅石相二氧化鈦，新的催化材料展現(xiàn)驚人的性能飛躍。光生電荷分離效率提升200余倍，對紫外光的量子利用率突破30%?！跋喈斢诎言局荒茳c亮手機的能量，提升到可以驅(qū)動電腦的水平?！眲徑榻B。
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二氧化鈦作為世界三大無機化學品之一，中國年產(chǎn)量占全球50%以上，已形成完整的產(chǎn)業(yè)鏈。而戰(zhàn)略資源鈧的儲量我國位居世界首位，稀土分離技術(shù)全球領先。這種“強強聯(lián)合”的技術(shù)路線，為實現(xiàn)應用鋪平了道路。
