d******i
发帖数: 7160 | 1 上Nature的应该是真的了吧。
将军们给断一下。
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光解水变氢 效率达56％！云南女教授获重大突破
https://www.wenxuecity.com/news/2022/01/21/socialnews-216360.html
如果你看到有人把一些白色粉末扔进水里，不用电，也不用加热或消耗其他能源，就凭
太阳光或LED光源照射，水就能源源不断分解成氢气和氧气。你信吗？更令人惊奇的是
，即使经过几百个小时的实验，这种白色粉末的量并没有减少，只要有水和光照，氢气
就能持续不断产生。
《自然—通讯》（1月10日刊发）
这可不是什么“水变油”的实验，这是千真万确的！云南大学材料与能源学院实验室柳
清菊已经成功开展了这个令人兴奋的实验，其相关论文已刊发在《自然-通讯》杂志上。
柳清菊，云南大学教授、博士生导师、云南省微纳材料与技术重点实验室主任
其实，光照分解水制取氢气，并不是什么新鲜事。早在1972年，日本东京大学
Fujishima A和Honda K两位教授就首次发现，用二氧化钛作催化剂，太阳光照下，水会
分解产生氢气这一现象。在这种现象之中，作为催化剂的半导体（半导体的金属氧化物
，二氧化钛是常见的催化剂）起到非常关键的作用。
光解水的原理为：光辐射在半导体上，当辐射的能量大于或相当于半导体的禁带宽度时
，半导体内电子受激发从价带跃迁到导带，而空穴则留在价带，使电子和空穴发生分离
，然后分别在半导体的不同位置将水还原成氢气或者将水氧化成氧气。
其基本过程如下：
光催化剂材料吸收一定能量的光子以后，产生电子和空穴对；
电子空穴对分离，向光催化剂表面移动；
迁移到半导体表面的电子与水反应产生氢气；
迁移到半导体表面的空穴与水反应产生氧气；
部分电子和空穴复合，转化成对产氢无意义的热能或荧光。
但是从1972年至今，50年过去了，光分解水一直只是停留在实验室之中，远远还没有达
到工业生产的地步，主要是因为还有三大难题没有解决：
制氢效率低下，远远没有达到10%的临界线；
催化剂容易发生光腐蚀现象，很快失去活性，这使得生产催化剂的成本非常高昂，基本
没有实用意义；
只有在紫外光照射下才会产生氢气。
效率低下一个主要原因是，由于电子带负电，空穴带正电，异性相吸，这使得“电子—
空穴”很容易复合，导致产氢量子效率低下，严重阻碍了光解水制氢的发展。因此，如
何阻止“电子—空穴”的复合，提高光催化制氢效率，已成为目前国际上光催化研究领
域的重大挑战之一，也是制约光催化制氢技术实用化的瓶颈难题。
柳清菊团队通过大量研究发现，选用金属铜（Cu）改性二氧化钛（TiO2），采用特别的
方法使铜以单原子形式牢固锚定于具有大比表面的TiO2纳米颗粒表面，单个原子作为化
学反应的活性位点，使光催化活性达到最大化，产氢量子效率一下子就大幅提高到56%
，在国际上首先实现了量子效率的突破。
（量子效率，是指光敏器件，如底片、感光耦合元件等，将其受光表面接收到的光子转
换为电子-空穴对的百分比，底片的量子效率通常低于10%。）
铜原子改良二氧化钛催化制氢机理图。Cu+/Cu2+的可逆变化大大促进了光生载流子的分
离和传输，大幅提高了光生电子的利用率，使产氢的表观量子效率达到56%
纯TiO2以及不同金属单原子负载TiO2的产氢率，图中数据显示，铜的产氢率最高。
不同铜原子含量下5小时的产氢量，从图表中可以看出，当铜原子含量是1.5%时产氢量
最高。
柳清菊团队的研究还发现，改良后的二氧化钛催化剂活性稳定，具有超长的光催化稳定
性，历经几百个小时的催化分解反应，催化剂的量几乎没有衰减。而常规条件下，即使
经历长时间的存放，依然能保持和新制备样品的同样产氢性能。这对于降低制氢成本，
简化生产工艺，免除昂贵的设备等有着重要的意义。
不同存放时长的改良后TiO2产氢的循环稳定性和长期稳定性。最后一根曲线是显示存放
380天后的性能。
那么，问题来了，柳清菊团队的重大发现，会让光分解制氢走向大规模的工业应用吗？
答案是否定的，这个发现还没有克服第3个难题：光催化剂只有在紫外线照射之下才会
实现“水变氢”。
迄今为止，现有光解水催化剂通常在紫外区才有活性，在波长400nm以上的可见光范围
内，它的转化效率又迅速下降到10%以下。由于地球上空存在臭氧层，太阳紫外线的大
部分都被挡在了外太空，到达地球表面的只有大约4%。太阳光的能量主要集中于可见和
红外光区。其中可见光占比约为43%，红外光占比为53%。因此，如果能研发出可见光甚
至是红外光响应的催化剂，我们的好日子才会到来。
尽管如此，柳清菊团队的发现克服了光催化剂之中三大难题中的两个难题，从这个意义
上说，这个发现仍然是划时代的。《自然-通讯》杂志的审稿人说，这个发现创造了新
的世界纪录。我们有理由相信，在科学家们的持续努力下，终有一天，我们汽车中所加
的燃料，不再是燃油，而会是氢，甚至是水，希望这一天尽快到来，因为我们的星球可
能已经不起化石燃料的折腾了。
第一作者：张裕敏，赵建红，王惠，肖斌（以上为柳清菊团队）
通讯作者：柳清菊，黄荣（华东师范大学教授），唐军旺（英国伦敦大学教授）
通讯单位：云南大学材料与能源学院，University College London
论文DOI：10.1038/s41467-021-27698-3. |
p****t
发帖数: 14 | 2 特定频率以上才有高效率，这不就是量子效应么。
【在 d******i 的大作中提到】
: 上Nature的应该是真的了吧。
: 将军们给断一下。
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: 光解水变氢 效率达56％！云南女教授获重大突破
: https://www.wenxuecity.com/news/2022/01/21/socialnews-216360.html
: 如果你看到有人把一些白色粉末扔进水里，不用电，也不用加热或消耗其他能源，就凭
: 太阳光或LED光源照射，水就能源源不断分解成氢气和氧气。你信吗？更令人惊奇的是
: ，即使经过几百个小时的实验，这种白色粉末的量并没有减少，只要有水和光照，氢气
: 就能持续不断产生。
: 《自然—通讯》（1月10日刊发）
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a*******g
发帖数: 3500 | 3 其实就是修改了效率的定义
光催化分解水 我在本科时候进实验室做过
也是二氧化钛
他拿个频率（e=hv）接近pn结能级 那自然效率高啊
【在 p****t 的大作中提到】
: 特定频率以上才有高效率，这不就是量子效应么。
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m*******r
发帖数: 1 | 4 太阳能发电
电发光
光产生氢气和氧气
【在 d******i 的大作中提到】
: 上Nature的应该是真的了吧。
: 将军们给断一下。
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: 光解水变氢 效率达56％！云南女教授获重大突破
: https://www.wenxuecity.com/news/2022/01/21/socialnews-216360.html
: 如果你看到有人把一些白色粉末扔进水里，不用电，也不用加热或消耗其他能源，就凭
: 太阳光或LED光源照射，水就能源源不断分解成氢气和氧气。你信吗？更令人惊奇的是
: ，即使经过几百个小时的实验，这种白色粉末的量并没有减少，只要有水和光照，氢气
: 就能持续不断产生。
: 《自然—通讯》（1月10日刊发）
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a*******g
发帖数: 3500 | 5 其实跟光合作用的色素意思差不多
就是光子分离电子空穴对
然后电子空穴对 就能起到氧化还原作用
不是光产生氢气
看明白你啥意思了
你既然发电了
直接电解就行了
电解的效率绝对比这个百分之50高
【在 m*******r 的大作中提到】
: 太阳能发电
: 电发光
: 光产生氢气和氧气
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d******i
发帖数: 7160 | |
S*****i
发帖数: 3374 | |
a*******g
发帖数: 3500 | 8 你说起这个
我想起当时我跟带我的老师
讨论 说这个转化率跟光的频率有关
那咱们提高光的频率不就行了吗
我看文献有啥 倍频的光子晶体
那老师，只是傻笑，无言以对
【在 S*****i 的大作中提到】
: 不看成本和转化率就是蒙人的
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p****t
发帖数: 14 | 9 紫外线到达地面的概率很小。
得用光伏发电->电发紫外光二极管->光解水生成氢气和氧气->氢氧分离
总效率比直接照太阳光分解水还低
【在 d******i 的大作中提到】
: 看来有价值
: 和应用前景喽？
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a*******g
发帖数: 3500 | 10 不用费那事
直接电解就行
能级转换在电压上进行比在光子频率上进行容易便宜多了
光解是多余的
【在 p****t 的大作中提到】
: 紫外线到达地面的概率很小。
: 得用光伏发电->电发紫外光二极管->光解水生成氢气和氧气->氢氧分离
: 总效率比直接照太阳光分解水还低
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d******i
发帖数: 7160 | 11 那还发个鸡巴文章？
还被Accept了。
Whole Point是绳么呢？
【在 a*******g 的大作中提到】
: 不用费那事
: 直接电解就行
: 能级转换在电压上进行比在光子频率上进行容易便宜多了
: 光解是多余的
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s**t
发帖数: 17016 | 12 哈哈，这要是真的，当然会发自然杂志。
问题是，这所谓的自然通讯，并不是自然杂志。而是杂志社为了挣钱而办的野鸡杂志。
其目的主要是通过出版费挣钱。巨多的中国人在这杂志上灌水。大家都知道发在这杂志
上的文章是被淘汰下来的。
【在 d******i 的大作中提到】
: 上Nature的应该是真的了吧。
: 将军们给断一下。
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: 光解水变氢 效率达56％！云南女教授获重大突破
: https://www.wenxuecity.com/news/2022/01/21/socialnews-216360.html
: 如果你看到有人把一些白色粉末扔进水里，不用电，也不用加热或消耗其他能源，就凭
: 太阳光或LED光源照射，水就能源源不断分解成氢气和氧气。你信吗？更令人惊奇的是
: ，即使经过几百个小时的实验，这种白色粉末的量并没有减少，只要有水和光照，氢气
: 就能持续不断产生。
: 《自然—通讯》（1月10日刊发）
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W********n
发帖数: 1 | 13 哥反复说过了，中科院，中国大学搞得研究成果一个都不要信。中国只有两个地方是真
有科技成果出来，一是民企，一是军队。 |
a*******g
发帖数: 3500 | 14 发文章的标准是创新性啊
跟实用性两回事
你有电了 想要氢气
直接电解就行了
傻逼才去发光 再光解
当然了 你拿个电极 往里通电 照样产生氢气 他也可以水变氢啊
你拿个烧红碳 往水里扔 也能水变氢
同样是输入能量 为啥用费力不讨好的高能光子？
【在 d******i 的大作中提到】
: 那还发个鸡巴文章？
: 还被Accept了。
: Whole Point是绳么呢？
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D**S
发帖数: 24887 | 15 不能高效率利用太阳光就是最大的不足，别的都不值得说
改性二氧化钛充当电解催化剂，是很老很老的课题了 |
u*****n
发帖数: 3277 | 16 能发在自然杂志上说明还是有水平的。大家不要对中国的科研太苛刻。
【在 d******i 的大作中提到】
: 上Nature的应该是真的了吧。
: 将军们给断一下。
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: 光解水变氢 效率达56％！云南女教授获重大突破
: https://www.wenxuecity.com/news/2022/01/21/socialnews-216360.html
: 如果你看到有人把一些白色粉末扔进水里，不用电，也不用加热或消耗其他能源，就凭
: 太阳光或LED光源照射，水就能源源不断分解成氢气和氧气。你信吗？更令人惊奇的是
: ，即使经过几百个小时的实验，这种白色粉末的量并没有减少，只要有水和光照，氢气
: 就能持续不断产生。
: 《自然—通讯》（1月10日刊发）
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a*******g
发帖数: 3500 | 17 这是光解
不过光解催化剂基本都是二氧化钛吧
最大的实际应用
应该是各种光催化自洁材料 光催化去有机污染材料
lol
【在 D**S 的大作中提到】
: 不能高效率利用太阳光就是最大的不足，别的都不值得说
: 改性二氧化钛充当电解催化剂，是很老很老的课题了
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r****d
发帖数: 1557 | 18 在外太空可以用吧。找个彗星，把它的水都变成氢和氧。 |
S***C
发帖数: 1 | 19 Nature Communications是野鸡杂志？老逼将是送外卖出身的吧？
https://www.nature.com/ncomms/
【在 s**t 的大作中提到】
: 哈哈，这要是真的，当然会发自然杂志。
: 问题是，这所谓的自然通讯，并不是自然杂志。而是杂志社为了挣钱而办的野鸡杂志。
: 其目的主要是通过出版费挣钱。巨多的中国人在这杂志上灌水。大家都知道发在这杂志
: 上的文章是被淘汰下来的。
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s**t
发帖数: 17016 | 20 超级野鸡的杂志，发稿量巨大无比，就是挣版面费的。
只要有品的人，都会绕着这个杂志走。你把这杂志当回事，充分说明你是外行。
【在 S***C 的大作中提到】
: Nature Communications是野鸡杂志？老逼将是送外卖出身的吧？
: https://www.nature.com/ncomms/
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D**S
发帖数: 24887 | 21 我笔误了，就是催化光解photocatalysis
【在 a*******g 的大作中提到】
: 这是光解
: 不过光解催化剂基本都是二氧化钛吧
: 最大的实际应用
: 应该是各种光催化自洁材料 光催化去有机污染材料
: lol
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d******i
发帖数: 7160 | 22 外太空有
更直接地得到
高频光的方法吗？
否则和在地球上
有何区别？
【在 r****d 的大作中提到】
: 在外太空可以用吧。找个彗星，把它的水都变成氢和氧。
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r****d
发帖数: 1557 | 23 高频光如紫外线地球上被大气折射，在太空没有这个问题。
: 外太空有
: 更直接地得到
: 高频光的方法吗？
: 否则和在地球上
: 有何区别？
【在 d******i 的大作中提到】
: 外太空有
: 更直接地得到
: 高频光的方法吗？
: 否则和在地球上
: 有何区别？
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