吸湿水凝胶光催化剂

湿度制氢效率35.1%

在聚合物与硫空位纳米片间构建Zn-O键，实现从大气湿度直接制氢的高效光催化体系。

刘珍 · Liangyu, Li · Yan, Huping · Dong, Chuanshuai · Li, Mengying · 綦戎辉

Small 2025

参数信息

表观量子效率

35.1 %

产氢速率

28.79 mmol gcat⁻¹ h⁻¹

技术优势

从湿度直接产氢

水凝胶的吸湿性结合硫空位对水解吸的促进，使系统在50%相对湿度下即可持续工作，无需液态水供给。

低光照下可用

在低强度LED光照下仍保持良好性能，适合室内照明条件下的产氢应用。

强化界面电荷分离

Zn-O金字塔键合结构促进光生载流子高效分离，减少复合损失，提高量子效率。

机械稳定性提升

界面强键合增强水凝胶网络，使复合催化剂在长期运行中保持结构完整。

应用场景

• 光催化制氢：直接以空气湿度为原料产氢，省去液态水供应和复杂水源管理。
• 氢能全产业链：提供分布式、离网制氢方案，可在室内或低光照条件下运行，降低对集中式水电解的依赖。
• 水凝胶功能材料：将吸湿水凝胶与催化功能集成，赋予材料自发集水与光催化双重能力。
• 人工光合作用：模拟自然光合作用，利用光能驱动水分解，但以气态水为原料，扩展了反应介质范围。
• 电化学与储能：所产氢气可直接用于燃料电池或储能系统，实现可再生能源的时空转移。