石墨烯解决了光解水制氢的难题

石墨烯解决了光解水制氢的难题

据中国科技大学记者吴长峰介绍，合肥国家微尺度材料科学实验室罗毅教授领导的研究小组，通过第一原理计算，提出了第一个利用光解水制氢和储氢的集成材料系统设计。该方案具有成本低、通用性强、储氢安全等优点。相关成果最近在《资子》上发表，但在时事通讯上发表。

氢经济是20世纪70年代提出的一项完美的可持续能源计划，它利用无尽的阳光将水转化为氢和氧。

针对光解水制氢过程中严重的不良反应和氢气难以分离、储存的问题，研究人员受到了以往研究工作的启发：石墨烯可以分离出所有的气体和液体，但它可以打开质子网络的一侧并释放出大量的氢。设计了一种由二维碳氮材料和石墨烯基材料构成的夹层结构。

在这种夹心体系中，碳和氮材料被两个官能团修饰成石墨烯，第一原理计算表明，激子是由太阳能产生的，光激子被迅速分离成高能电子和空穴，它们在碳和氮中间和G之间分别迁移。外层为拉斐。吸附在石墨烯基材料活性部位的水分子借助发光孔破裂产生质子。这些质子由碳氮材料上的内置静电场驱动。它们可以穿透石墨烯材料，移动到内部二维碳氮材料，并与电子反应生成氢。

由于石墨烯只释放出氢原子（质子），而光分解水所产生的氢不能穿透石墨烯材料，因此光分解水所产生的氢分子将被安全地保留在夹层复合体系中，从而抑制了逆反应的发生，实现了在高温下的安全储氢。贮氢速率。

以较低的成本巧妙地抑制了光解水制氢的逆反应，实现了氢气的有效净化，解决了氢气大规模应用中氢气分离和安全储运两大难题，打开了重启的大门。氢经济时代。

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