用复合聚合物点生产更可持续的氢气

使用乌普萨拉大学研究人员开发的光催化复合聚合物纳米颗粒，可以以环保的方式从水和阳光中提取能源使用的氢气。在实验室测试中，这些“聚合物点”显示出令人鼓舞的性能和稳定性。该研究已发表在《化学学会杂志》上。

我们如何满足未来对可持续能源的需求是一个备受争议的问题。一种可行的途径是氢，它可以由可再生资源产生：水和太阳能。但是该过程需要所谓的光催化剂。传统上，它们是由通常有毒的金属基材料制成。取而代之的是，由乌普萨拉大学Ångström实验室的田海宁领导的研究小组正在致力于开发纳米​​级有机光催化剂(聚合物点)，其设计既环保又具有成本效益。

由于聚合物点(Pdot)非常小，因此它们均匀地分布在水中。与传统的光催化剂相比，它提供了更大的反应表面，这意味着可以以氢气的形式存储更多的光。该研究小组现已开发出包含三个成分的Pdot。在测试中，该颗粒表现出非常好的催化性能和稳定性。

“将吸收不同波长的光的几种成分组合在一起，是创建一个系统，其中所有可见表面都可以捕获光的最简单方法。但是要使这些成分在光催化系统中很好地协同工作是具有挑战性的，”田海宁副教授(乌普萨拉大学物理化学专业。

为了研究各个组件如何协同工作，Tian和他的同事使用了光谱技术，在这些技术中，Pdot暴露于一定时间。因此，他们能够追踪光化学中间体的产生方式以及在光照下消失的方式。

该研究的主要作者刘爱杰说：“看到一个粒子同时发生超快的能量转移和电子转移，这很令人兴奋，这有助于该系统利用光并分离出用于催化过程的电荷。”化学系昂斯特罗姆实验室(AngströmLaboratory)的博士后研究员。

研究人员已经成功地优化了三组分聚合物点的体系，从而在600纳米(nm)时以7%的效率将催化的太阳能转化为氢。这明显好于该小组研究仅由一种成分组成的Pdot时在600 nm处获得的0.3%。以前的一个问题是光催化剂过早降解，但是现在研究人员甚至在经过120小时的测试后也无法分辨出任何明显的降解。

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