NiO/CuPc异质结

产氨速率21倍

无机-有机异质结同时解决可见光利用和载流子复合，光电催化硝酸盐还原制氨性能远超单一材料。

白红叶 · Meiqi, Zhai · Lijing, Liu · Donghui, Shao · 王发根 · 范伟强

Separation and Purification Technology 2024

具体参数

NH₃产率

{'zh': '9.5', 'en': '9.5'} μg h⁻¹ cm⁻²

NH₃产率提升倍数（vs CuPc）

{'zh': '21.1', 'en': '21.1'}

NH₃产率提升倍数（vs NiO）

{'zh': '1.98', 'en': '1.98'}

技术优势

产氨速率高

NiO/CuPc异质结的NH₃产率是纯CuPc的21.1倍，是纯NiO的1.98倍。

循环稳定性好

NiO/CuPc样品在循环实验中保持了良好的稳定性。

抑制载流子复合

NiO/CuPc异质结能够抑制光生电子-空穴对的复合。

增强可见光利用

有机半导体CuPc能够提高可见光的利用效率。

应用场景

• 光电催化制氨：以太阳能驱动，在温和条件下将硝酸盐转化为氨，替代高能耗的Haber-Bosch工艺。
• 光催化氮还原：尽管本文聚焦硝酸盐还原，异质结策略也可拓展至光催化氮还原，利用可见光直接固氮。
• 电催化硝酸盐还原：将电催化硝酸盐还原与光电极结合，利用光生电子驱动反应，提高能量利用效率。
• 废水处理与资源化：同时去除废水中过量硝酸盐并回收为有价值的氨，实现污染物资源化。
• 太阳能燃料：将太阳能转化为化学能储存于氨中，氨可作为无碳燃料或氢载体。