近日，輪機(jī)工程學(xué)院船舶潔凈能源研究中心宗旭教授團(tuán)隊(duì)在可再生能源制氫研究方面取得進(jìn)展,，相關(guān)研究成果以“Water-Stable High-Entropy Metal-Organic Framework Nanosheets for Photocatalytic Hydrogen Production”為題發(fā)表于國際頂級期刊Advanced Materials（影響因子：27.4）,。
航運(yùn)綠色化是“雙碳”背景下航運(yùn)領(lǐng)域的重大需求和發(fā)展方向。將“氫氣”等清潔能源替代傳統(tǒng)化石燃料驅(qū)動(dòng)船舶航行是實(shí)現(xiàn)航運(yùn)綠色化的理想途徑,。宗旭教授團(tuán)隊(duì)長期致力于以太陽能為代表的可再生能源制氫科學(xué)與技術(shù)研究,，涉及光催化、光電催化和光伏-電催化制氫等研究領(lǐng)域,，其研究重點(diǎn)之一為高性能太陽能制氫載體材料的設(shè)計(jì)與開發(fā),。
金屬有機(jī)框架材料（MOFs）具有獨(dú)特的物理化學(xué)特性，是潛在的太陽能制氫載體,。合理設(shè)計(jì),、調(diào)變MOFs材料的組成和結(jié)構(gòu)是提升該類材料制氫性能的重要途徑。近年來,，高熵材料因其多主元組分,、活性位點(diǎn)豐富,、結(jié)構(gòu)穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn)及高熵效應(yīng)、緩慢擴(kuò)散效應(yīng),、晶格畸變效應(yīng)和“雞尾酒”效應(yīng)四大獨(dú)特效應(yīng),，在催化、能源和環(huán)境領(lǐng)域嶄露頭角,。
在本研究工作中,，該研究團(tuán)隊(duì)創(chuàng)新性地將“高熵”的理念融入到新型MOFs光催化材料的設(shè)計(jì)開發(fā)，成功構(gòu)建了一種新型的高熵MOFs晶體材料（HE-MOF）及其納米片（HE-MOF-NS）,，實(shí)現(xiàn)高效可見光光催化分解水制氫反應(yīng),。相比于傳統(tǒng)的單金屬M(fèi)OFs材料，該HE-MOF中不同的金屬節(jié)點(diǎn)間產(chǎn)生協(xié)同作用,，從而實(shí)現(xiàn)更為高效的電荷轉(zhuǎn)移和光催化分解水產(chǎn)氫性能,。此外，通過構(gòu)建HE-MOF-NS,，所得催化劑的比表面積和電荷傳輸效率進(jìn)一步得到提升,，從而獲得更為高效的光催化產(chǎn)氫活性。在最佳條件下,，該HE-MOF納米片的產(chǎn)氫活性達(dá)到13.24 mmol h-1 g-1,，是目前報(bào)道的水穩(wěn)定性MOFs光催化劑中的最高活性之一。這項(xiàng)工作將為構(gòu)建新型高效的光催化制氫載體提供新的策略和發(fā)展機(jī)遇,。
該論文第一作者為輪機(jī)工程學(xué)院2022級博士研究生祁生亮,，中國科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所章福祥研究員和王俊慧研究員在材料結(jié)構(gòu)分析和光譜表征方面進(jìn)行了合作研究。該工作得到國家自然科學(xué)基金委,、“興遼英才”計(jì)劃項(xiàng)目和大連海事大學(xué)領(lǐng)軍人才項(xiàng)目的支持,。
原文鏈接：https://doi.org/10.1002/adma.202403328
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