太陽能驅動氫經濟的超薄黑磷

【概要】研究人員利用陽光來制造黑磷/釩酸鉍納米基片的新型納米結構催化劑，即將兩種不同類型的二維材料-黑磷和釩酸鉍結合起來，形成了一種生物啟發式的水分解催化劑。正常的陽光即可以驅動反應，并且催化劑的細節設計將有可能實現氫氣和氧氣產量的預期比例。

【圖注】在可見光照射下使用BP/BiVO₄的二維異質結構而沒有任何犧牲劑的光催化整體純水分解。

氫作為燃料來源，而不像石油和煤炭等碳氫化合物，燃燒的氫氣產生無害的水，可降低二氧化碳排放量和減輕環境負擔。在追求氫能經濟突破技術的同時，關鍵問題在于如何廉價制氫，使用催化劑分解水是產生氫氣的理想方法，但是這樣做通常需要其他化學品，電力或具有足夠高能量的一部分陽光能量輸入。

大阪大學的研究人員已開發出一種新的催化系統，可以有效地將水分解，并利用正常的日光照射氫氣。“目前還無法使用可見光進行光催化，但是我們將納米結構的黑磷還原成氫氣和將釩酸鉍用于水氧化成氧氣的方法，使我們能夠利用廣泛的太陽光光譜來實現氫氣和氧氣前所未有的效率“，主要作者Mingshan Zhu說。

黑磷具有類似于石墨烯的平面二維結構，并強烈吸收整個可見光譜中的光。研究人員將黑磷與釩酸鉍（一種水氧化催化劑）結合起來。就像植物在自然光合作用中不同結構之間穿梭電子以分裂水并產生氧氣一樣，這種新型催化劑的兩個組成部分可以快速地轉移陽光激發的電子。在催化劑中兩種組分的量將被優化，以理想2：1比例產生氫氣和氧氣。

共同作者Majima說：“以日光為動力的氫能生產是以氫為導向的基礎，我們克服了一個重大的障礙，但是在未來將氫作為實際燃料來源還有許多工作要做。”

原文鏈接:Ultrathin black phosphorus for solar-driven hydrogen economy??
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