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用于太陽能水分解的前途、進展與挑戰(zhàn)？

來源：北京紐比特科技有限公司 2025年03月14日 07:18

太陽能驅(qū)動的水分解是生產(chǎn)可再生氫的一種有前景的方法。高效半導(dǎo)體光催化劑的設(shè)計在這一過程中起著至關(guān)重要的作用。金屬-有機骨架(MOF)材料的動態(tài)發(fā)展為設(shè)計高效的太陽能水分解復(fù)合光催化劑提供了良好的機會。

1）太陽能水分解是一種有前途的策略，可用于可持續(xù)地收集可再生太陽能并將其轉(zhuǎn)化為氫燃料。對于粉末基PC，利用有機功能配體改性MOF材料已被證明是一種有效的方法。QD，石墨烯和納米尺寸的半導(dǎo)體顆粒等其他功能性成分也已被用來滿足MOF基復(fù)合材料的太陽能水分解需求。對于膜基PEC系統(tǒng)，簡要概述了過渡金屬氧化物半導(dǎo)體MOF涂層在光電電極制備、導(dǎo)電膜性能改善等方面的進展。

2）盡管在MOF基復(fù)合材料作為光催化劑/光電極方面取得了一些進展，但仍應(yīng)考慮做出更大的努力來克服以下挑戰(zhàn)。本質(zhì)上，許多MOF材料的光捕獲能力較弱，這是實現(xiàn)高光催化性能的主要瓶頸。在太陽水分解反應(yīng)過程中，MOF材料的軟結(jié)構(gòu)會發(fā)生坍塌，從而引起對MOF材料穩(wěn)定性的擔(dān)憂。此外，MOF材料固有的導(dǎo)電性差會限制電荷載流子的分離和轉(zhuǎn)移。

3）為了應(yīng)對這些挑戰(zhàn)，可以考慮以下策略。首先，探索和開發(fā)更具導(dǎo)電性的MOF材料對于促進PC和PEC系統(tǒng)中的電子-空穴分離和轉(zhuǎn)移具有重要意義。深入了解MOF/半導(dǎo)體復(fù)合材料界面間的電荷轉(zhuǎn)移，對于設(shè)計基于MOF的太陽能驅(qū)動的水分解具有重要意義。的表征工具，如原位光譜和結(jié)構(gòu)觀察電荷轉(zhuǎn)移，反應(yīng)中間體，和產(chǎn)物可以提供有用的信息。此外，有必要結(jié)合實驗和理論的方法來闡明MOF基材料上不明確的水分解機制。機器學(xué)習(xí)在催化劑設(shè)計和選擇方面的進步也可能推動新一代MOF基復(fù)合材料的發(fā)展，以滿足在不久的將來可持續(xù)的氫生產(chǎn)需求。

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