http://mse.upc.edu.cn/2022/1123/c10837a390188/page.htm
近日，我院于濂清教授團隊在催化能源轉換研究方面取得系列重要進展。團隊聚焦國家“雙碳”發展戰略，圍繞新材料技術開發和能源轉換中的重要科學問題進行前沿性探索工作。相關論文先后刊發在國際知名期刊《納米研究》(Nano Research)、《材料化學雜志A》(Journal of Materials Chemistry A)以及《國際氫能雜志》(International Journal of Hydrogen Energy)上。
1.光電協同催化水分解以及機制研究
光電化學法(PEC)進行人工光合作用是一種巧妙且環境友好型的方式來生產清潔燃料H2，PEC系統可以將氧化和還原反應在空間上分離，從而更加實用、有效、安全。經過進一步的研究來提升PEC系統的光轉化效率并降低成本，有望實現大規模的光電化學分解水應用。
釩酸鉍(BiVO4)作為一種很有前途的光電電極，廣泛應用在光電化學領域。將納米鎳硼化物(Ni3B)修飾在BiVO4光電極表面，Ni3B作為一種有效的析氧助催化劑加速表面析氧反應動力學。在AM 1.5G光照和1.23 V vs. RHE條件下，其光電流密度可達1.47 mA·cm-2，約為BiVO4光電極的2.8倍，且水分解效率是純樣的11.3倍。研究表明，Ni3B助催化劑的沉積可以有效降低水氧化反應的屏障，促進光生空穴反應，從而提高BiVO4光電極的PEC性能。相關研究論文發表在2022年Nano Research, S12274 (中科院1區top，IF=10.269), 中國石油大學（華東）為第一署名單位，2021級博士生薛克慧為第一作者，朱海豐老師為共同第一作者，于濂清教授為通訊作者。
2.光催化水分解制氫以及機制研究
光催化是一種能將太陽能轉化為清潔能源的可持續發展的技術。但是目前報道的大多數光催化材料由于受到載流子分離效率低、嚴重的表面重組和光響應范圍窄而嚴重限制了它們的應用。
為解決該問題，團隊提出了將金屬有機框架（MOF）衍生的多孔碳質材料（CNCo-Fe3O4）與超薄的ZnIn2S4納米片耦合，提升復合載流子分離/遷移效率、調控面內載流子分布、增強了表面反應動力學，實現了高效和穩定地光催化析氫。該研究成果以研究論文的形式發表于Journal of Materials Chemistry A, 2022, 10, 22453–22467 (JCR1區top，IF=14.51)。中國石油大學（華東）為第一署名單位，2021級博士生羅惠華為第一作者，于濂清教授為通訊作者。
3.高效穩定的γ-NiOOH/ZnCdS光催化劑開發
開發高性能氫氣析出活性和穩定的可見光驅動的光催化劑是非常重要的，遲緩的氧化過程和空穴積累是高催化活性和光穩定性的主要障礙。通過原位水熱法制備了一種高效的γ-NiOOH/ZnCdS光催化劑。γ-NiOOH納米片分布在ZnCdS納米球表面并加速空穴轉移。γ-NiOOH/ZnCdS光解水產氫性能最優可達到 48.6 mmol/g·h，相對于常用的β-NiOOH/ZnCdS(27.4 mmol/g·h)提升了1.8 倍，其表觀量子效率可達到 18.23% (400 nm)。此外，該光催化劑即使在儲存一年后也表現出良好的光穩定性。相關研究論文發表在International Journal of Hydrogen Energy, 2022, 47(64): 27516-27526 (IF=7.139)，2018級碩士研究生楊錢龍為第一作者，于濂清教授為通訊作者。
于濂清教授團隊在光催化材料、光電化學、光解水制氫、磁性催化劑、稀土永磁釹鐵硼(NdFeB)材料等方面取得成果，主持國家自然科學基金、山東省自然科學基金等10余項，獲浙江省科技進步一等獎、青島市技術發明二等獎、青島市青年科技獎等。在國際知名學術期刊Journal of Materials Chemistry A, Nano Letters, Nanoscale, Nano research, Sensors & actuator B: Chemical等共發表論文100余篇，擁有授權國家發明專利28項。
論文鏈接：
https://doi.org/10.1007/s12274-022-5079-7
https://DOI: 10.1039/D2TA06818D
https://doi.org/10.1016/j.ijhydene.2022.06.093