李长明/戴黎明教授JMCA: 用于析氢反应的无金属光电催化剂学术资讯

来源：RSC英国皇家化学会

用于析氢反应的无金属光电催化剂

第一作者：李天浩，胡涛

通讯作者：戴黎明*，李长明*

单位：西南大学, 苏州科技大学和新南威尔士大学

研究背景

氢气是满足未来能源需求的最重要的绿色可持续能源之一，它可以减少对石油、煤炭和天然气等化石燃料的依赖，成为应对环境污染的最终解决方案。氢气也是合成氨和石化工业中重要和广泛使用的化学原料。因此，每年对氢气的需求急剧增加。

目前，工业上有三种主要的制氢路线，即蒸汽-甲烷重整、煤气化和水裂解。不幸的是，前两种方法仍然消耗化石燃料，并有大量的二氧化碳排放。只有水裂解被认为是未来制氢的一条有前途的清洁绿色路线。它的原材料水资源丰富，可再生，为可持续氢生产提供了可能性。

此外，产品是氢气和氧气，防止对环境的二次污染。此外，分解水所需的电力可以通过将太阳能、风能和水力转化为可再生能源来获得。

文章简介

近日，西南大学李长明教授和新南威尔士大学戴黎明等在国际顶级期刊Journal of Materials Chemistry A (影响因子：11.301) 上发表题为“Metal-free photo- and electro-catalysts for hydrogen evolution reaction”的综述文章。

在这项工作中回顾了非金属析氢电和光电催化剂的近期进展和成就，并介绍了催化剂的理论计算、实验方法和基础研究的最新进展。特别是，中间态∆GH*的Gibbs自由能是一个包含性更强的描述符，通过超越密度泛函理论(DFT)计算的先进方法来考虑它的催化剂，精细的结构和高掺杂含量，可以极大地提高它的催化活性，但它使制备过程变得越来越复杂。因此，简单快速的制备路线是非常需要的，因而得到迅速发展。

理论计算已用于预测催化剂的构效关系，以指导良好的设计。不含碳的非金属催化剂也包括在本次综述中。该文对近期取得的进展和成就做了系统的总结和深思熟虑的讨论，并提供了该领域当前挑战和未来发展的总体前景。

本文要点

要点一：制备低成本、高效、稳定的催化剂，能够有效促进光催化或电催化水分解制氢，是绿色可持续能源生产和转化的关键问题之一。

要点二：首先，用于制氢的光催化剂和电催化剂的活性仍然相对低于贵金属基材料。其次，为了扩大用于大规模应用的光催化或电催化系统，需在大的电流下长时间运转，稳定性对于催化剂来说是相当必要的参数。第三，制备过程变得更加复杂，以具有各种高杂原子掺杂的精细结构。更深入的实验表征和理论计算对于解决这些问题和挑战至关重要。

要点三：非常具有挑战性的问题是设计具有高电活性或光催化活性的大面积的非金属催化剂修饰电极，同时在特别设计的孔结构中具有产生的氢气的快速质量气体传输速率，以避免高极化。

文章链接

Metal-free photo- and electro-catalysts for hydrogen evolution reaction

https://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2020/ta/d0ta08704a#!divAbstract

来源：rscchina RSC英国皇家化学会

原文链接：https://mp.weixin.qq.com/s?__biz=MzAxNjE4NTE5MQ==&mid=2651101743&idx=3&sn=a4be14b15623180a9e17c92c456189f8&chksm=80089827b77f11316d3d91316bb78f4c193ad1ac494bb8c97692841dc5f3160fa2e55cfac36c#rd

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