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Nat. Commun.：Si载体上Ru/GaN利用全光谱催化NH3分解制氢

催化计 · 公众号 · 科技创业科技自媒体 · 2024-08-29 19:01

主要观点总结

本文报道了在Si载体上构筑的担载Ru纳米粒子的GaN纳米线，能够使用太阳能作为唯一能量来源从氨溶液产生氢气。文章关键包括：光生电荷载流子在光热效应下产生氢气起到关键作用，使用聚焦太阳能照射能显著降低活化能能垒；通过实验、光谱表征、DFT理论计算揭示了反应机理，并在室外光催化测试中验证了这种多功能的光热催化结构能够使用天然太阳能分解NH3。

关键观点总结

关键观点1: 光生电荷载流子在光热效应下的关键作用

在光热效应下，光生电荷载流子对产生氢气起到关键作用。使用聚焦太阳能照射能够显著降低活化能的能垒，并在长时间的连续光照射下实现了高制氢速率。

关键观点2: 反应的机理揭示

通过实验、光谱表征、DFT理论计算揭示了反应的机理，证明了该催化结构能够利用太阳能分解NH3产生氢气。

关键观点3: 多功能的光热催化结构

这种多功能的光热催化结构具有广泛的应用前景，为太阳能的利用和氢气的储存运输提供了一种可行方法。

正文

光催化群-2： 927909706

光 - 热耦合分解 NH ₃ 能够完全利用全光谱的太阳能，为解决 H ₂ 的储存和运输提供一种可行方法。

有鉴于此， 北京大学物理学院王新强教授、王平副教授、上海交通大学机械与动力工程学院新能源动力研究所周宝文副教授、麦吉尔大学矿业和材料系宋俊教授等 报道在 Si 载体上构筑了担载 Ru 纳米粒子的 GaN 纳米线，能够使用太阳能作为唯一的能量来源从氨溶液产生氢气。

本文要点

要点1. 在光热效应的帮助下，光生电荷载流子对产生氢气起到关键作用。使用聚焦太阳能照射能够显著的将活化能的能垒从 1.08 eV 降低至 0.22 eV 。在 400 h 连续光照射实现了 3400750 的 TON ，每小时制氢的速率达到热催化反应的 1000 倍。

要点2. 通过实验、光谱表征、 DFT 理论计算揭示反应的机理。在室外光催化测试验证了这种多功能的光热催化结构能够使用天然太阳能分解 NH ₃ 。

Li, J., Sheng, B., Chen, Y.et al. Utilizing full-spectrum sunlight for ammonia decomposition to hydrogen over GaN nanowires-supported Ru nanoparticles on silicon. Nat Commun 15, 7393 (2024).

DOI: 10.1038/s41467-024-51810-y

https://www.nature.com/articles/s41467-024-51810-y

电催化讨论群-1： 529627044

光催化群-2： 927909706

均相催化与酶催化群-2： 929342001

纳米催化群-1： 256363607

多孔材料群-2： 813094255

理论计算群-2： 863569400

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