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在量子点上“生长”活跃位点,可以产生强大的氢光能

最近,中国研究人员在半导体量子点(QDs)中实现了对地球上丰富的金属离子(如Fe2 、Co2 、Ni2 )的位置和空间选择性集成,从而实现了高效和强劲的光催化从水中生成H2。

这项研究由中国科学院物理化学技术研究所吴立柱教授和李旭兵博士领导的研究小组进行,研究结果发表在《Matter》网站上。

自然界中的光合作用为大规模地将阳光转化为化学燃料提供了范例。例如,某些细菌和藻类中的氢化酶催化质子可逆还原为氢,具有显著的活性。

受自然光合作用的启发,由太阳能驱动的从水中生成氢气被认为是以化学键储存太阳能的理想途径。为了追求高效的化学转化,量子点与非贵金属离子的结合成为光生H2的前沿技术。

本研究成功实现了量子点中非贵金属离子的协同可控负载,从而将光吸收层、保护层和活性位点集成在一个超小的纳米晶体中,在制造大规模太阳能-燃料转化人工光合装置方面具有巨大潜力。

时间分辨光谱技术和密度泛函理论计算揭示了界面电荷转移动力学和活性物质下H2的演化机理,为实际应用的多功能光催化剂的设计提供了新的指导。

这项工作得到了国家科技部、国家科学基金和中国科学院战略重点研究计划的支持。

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