核壳Cr₂O₃@GaN光催化剂

空气促进零积碳制氢

在乙醇脱氢产氢过程中引入空气，原位产生活性氧物种促进C–C裂解，同时消除积碳并抑制过氧化，实现长效高活性制氢。

Zhouzhou, Wang · Chen, Yiqing · Sheng, Bowen · 李静林 · 姚林 · 余颖 · 宋军 · Yu, Tianqi · Li, Yixin · 湖畔 · 王平 · 王新强 · 朱磊 · 周宝文 · 李景林

Angewandte Chemie - International Edition 2024

具体参数

产氢速率

{'zh': '76.9', 'en': '76.9'} mol g⁻¹ h⁻¹

转化数

{'zh': '266,943,000', 'en': '266,943,000'} mol H₂ mol⁻¹ Cr₂O₃

光转氢效率

{'zh': '17.6', 'en': '17.6'} %

技术优势

不会积碳

空气生成的活性氧物种促进关键C2中间体的去质子化和C–C断裂，将积碳前驱体彻底氧化清除，180小时运行后催化剂表面无碳残留。

效率破纪录

在聚光照射下，光转氢效率（LTH）达到17.6%，为目前该领域的最高值。

联产高值醛

乙醇脱氢同步生成乙醛，提高了整个过程的经济性。

应用场景

• 光催化制氢：用空气替代牺牲剂，消除积碳，实现长效稳定产氢。
• 生物质光重整制氢：从乙醇出发，空气辅助C–C裂解，同时获得氢气和醛。
• 太阳能燃料：聚光下实现17.6%光转氢效率，逼近实用化门槛。
• 人工光合作用：光生空穴与电子协同驱动乙醇脱氢，模拟自然光合作用。