颠覆想象！中科院光解水制氢效率飙升200倍

突破极限！中科院光解水制氢技术效率惊现200倍飞跃

　　 4月8日消息，利用光催化技术分解水制取氢气，是实现太阳能向化学能转化的重要途径，对降低对化石能源的依赖以及减轻环境污染具有重要意义。

　　 近日，中国科学院金属研究所的研究团队通过在二氧化钛中引入稀土元素钪，成功设计出一种具备定向光生电荷传输通道的新型催化材料。这一创新显著提高了制氢效率，为清洁能源技术的发展提供了新的可能。 这项研究不仅展示了科学家们在材料科学领域的深厚积累，也体现了跨学科合作的重要性。通过结合化学、物理与材料科学的前沿知识，研究团队突破了传统催化剂性能的瓶颈，为未来高效能源转换装置的设计开辟了新路径。特别是在全球加速推进绿色低碳转型的背景下，这种提升制氢效率的技术突破无疑具有重要的现实意义。 此外，这一成果还提醒我们，基础科学研究往往是科技创新的基石。只有不断探索未知领域，才能应对人类社会面临的各种挑战。希望未来能有更多类似的科研突破，为实现可持续发展目标贡献力量。

　　 太阳能制氢主要有发电后电解水和太阳光直接光解水两种方式。二氧化钛虽被称为“光催化材料”，但被激活的电子和空穴易复合，且高温制备易形成原子级缺陷，降低制氢效率。

　　 科研团队通过“元素替代”与“结构优化”的方式解决了关键难题。他们选择了稀土元素钪，因为其离子半径与钛相近，能够有效中和氧空位引起的电荷失衡，并且可以重构晶体中原子的排布。在引入5%的钪原子后，团队成功制备出了具有特定晶面组成的金红石相二氧化钛材料。这种新材料形成了高效的“电荷传输通道”，同时增强了局部电场强度，显著提升了光生电荷的分离效率。 这一研究成果不仅展示了材料科学领域内跨学科合作的重要性，也为清洁能源技术的发展提供了新的思路。钪元素的独特性质使其成为提升半导体性能的理想选择，而这项技术突破或将推动太阳能转化效率的进一步提高。未来，随着更多类似创新成果的应用推广，我们有理由相信，绿色能源的时代正在加速到来。

　　 测试结果表明，经过改造的半导体光催化材料性能大幅提升，光生电荷分离效率提高了200倍以上，量子利用率突破30%，产氢效率较之前提升了15倍。

　　 未来若光催化分解水技术效率取得更大突破，将可能推动产业化进程，为优化能源结构提供助力。

　　 Sc掺杂对于金红石TiO2的缺陷抑制作用