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南京工业大学构筑创新性热释电-光热-光催化复合微米纤维


  来源: 红外芯闻 时间:2020-04-22 编辑:清风
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光催化技术因其可利用取之不尽的太阳能,分解水制备清洁高能量密度的可再能源氢气,缓解能源危机而受到了广泛关注。然而,较低的量子效率效率限制了光催化技术的应用,其主要源于较低的太阳光利用率及载流子分离效率。那么,如何同时实现提高太阳光利用率和载流子分离效率以显著改善光催化分解水制氢性能呢?据麦姆斯咨询报道,南京工业大学陆春华教授、寇佳慧教授和东南大学赵远锦教授组成的研发团队,通过有效构筑热释电-光热-光催化复合微米纤维,首次将红外光响应热释电内建电场引入到光催化反应中,并显著提高光催化性能。这一成果近期发表在《先进材料》(Advanced Materials)上,第一作者为南京工业大学博士研究生代宝莹。

红外光约占据太阳光光谱的50%,由于其光子能量较低无法直接激发光催化反应而未受重视,而光热技术可以将红外光转化为热能,且转化率高达85%。铁电材料可依赖温度变化在其表面形成正和负的热释电电场,电场可以作为驱动力有效调控载流子的迁移行为。那么,如果将光热材料和热释电材料与光催化剂进行复合,构筑热释电-光热-光催化复合体系,红外光将会得到有效利用并产生热释电内建电场促进光催化分解水产氢性能的提高。基于此,该研究团队创新性地设计并构筑了热释电-光热-光催化复合微米纤维PVDF-HFP/CNT/CdS,实现了红外光响应热释电电场的构筑并显著提高光催化分解水制氢效率达5倍以上,对应的平均表观量子效率约为16.9%。研究团队探讨了热释电基底、光热材料含量等与热释电电势输出及光催化性能的关联,并对复合螺旋纤维的光催化稳定性进行了探索。

通过热释电输出测试、变温电化学测试及变温荧光表征,提供了热释电电场通过有效促进载流子分离、加快载流子迁移速度及延长载流子寿命的方式增强光催化性能的直接实验证据。研究表明构筑的热释电内建电场对光生载流子的作用时效,随着温度变化率的增大而增大。本研究工作通过有效利用红外光构筑热释电电场,提供了一个提升光催化性能的新策略,推动光催化技术在解决能源危机及环境污染等领域的应用。

关键词:南京工业大学 热释电 复合微米纤维    浏览量:631

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