氮化钛负载钛酸锶光热催化剂

气固界面析氢速率倍增

利用光热效应将液态水转化为水蒸气进行催化裂解，降低反应自由能，突破传统液相析氢的传质限制。

Li, Jinghan · Su, Zhiyuan · Ding, Lingling · Li, Kun · Fang, Fan · Sun, Ruixue · Qin, Yalei · 常焜

Advanced Materials 2023

参数信息

析氢速率

275.46 mmol m⁻² h⁻¹

太阳能制氢效率

1.81 %

相对液相效率提升倍数

2

技术优势

热量不再损失在液相中

光热效应将液态水转化为水蒸气，使反应发生在气固界面，避免了液相反应中的热量损失。

反应能垒更低

水蒸气形式使催化反应自由能降低，从而更容易分解。

产物传输不受限

气态产物在气固界面传输速率更高，打破液相中的传质限制。

太阳能制氢效率翻倍

在1个太阳光照下，气固体系STH效率达到1.81%，超过液相水裂解的两倍。

应用场景

• 光热催化水裂解：用光热汽化代替液相反应，减少热损失并提高析氢速率。
• 太阳能光催化制氢：在气固界面实现1.81%的STH效率，优于传统液相光催化。
• 高效析氢催化剂：K-SrTiO₃/TiN复合使析氢速率达275.46 mmol m⁻² h⁻¹。
• 人工光合作用制氢：模拟光合作用利用光热耦合，将水蒸气分解为氢气。