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 　　近日，中科院大連化物所催化基礎國家重點實驗室李燦院士、李仁貴研究員等在太陽能可規(guī)模化分解水制氫方面取得新進展：率先提出并驗證了一種全新的“氫農(nóng)場”策略，該策略基于粉末納米顆粒光催化劑太陽能分解水制氫，太陽能光催化全分解水制氫效率創(chuàng)國際最高記錄。

　　太陽能光催化分解水制氫可將太陽能轉(zhuǎn)化并儲存為化學能，是科學家們長期以來的夢想。光催化過程是一個跨越多個時間尺度的復雜反應過程，涉及化學、物理、生物等一系列多學科前沿科學問題。如果能利用太陽能實現(xiàn)高效水分解制氫，不僅可緩解人類能源的問題，還有望替代化石能源，將有可能改變世界能源格局，從根本上實現(xiàn)能源可持續(xù)發(fā)展和人類社會生態(tài)文明。

　　受自然光合作用原理啟發(fā)，該團隊借鑒大規(guī)模種植莊稼的作法，率先提出并驗證了基于粉末納米粒子光催化劑的太陽能規(guī)模化分解水制氫的“氫農(nóng)場”策略，是一種不同于國際上報道的全新的策略。“氫農(nóng)場”策略，是借鑒自然光合作用Z-機制將光系統(tǒng)II和光系統(tǒng)I在空間上分離以及光反應和暗反應在空間上分離的原理，將分解水反應中的水氧化反應與質(zhì)子還原反應在空間上分離，避免了氫氣和氧氣的逆反應，規(guī)避了產(chǎn)物氫氣和氧氣分離等問題，水氧化反應器開放，原理上解決了大規(guī)模應用的技術瓶頸。實現(xiàn)“氫農(nóng)場”策略需要解決兩個關鍵問題，一是如何實現(xiàn)高效水氧化光催化過程，二是如何抑制納米光催化劑表面生成的氧化態(tài)和還原態(tài)物種之間的反應。

　　李燦團隊長期致力于太陽能光催化、光電催化及電催化的前沿科學問題研究，是國內(nèi)最早啟動太陽能光催化分解水制氫研究的團隊之一。尤其在基于粉末納米顆粒光催化劑體系的光生電荷分離等關鍵科學問題研究上取得了系列重要進展，先后提出異相結(jié)電荷分離機制，發(fā)現(xiàn)晶面間光生電荷分離效應，發(fā)展了高對稱性半導體材料的光生電荷分離策略和極性誘導的光生電荷分離新策略，自主研發(fā)了光生電荷成像表征新技術，并確認了晶面間光生電荷的分離等，受到國際太陽能光催化界的廣泛關注。在基礎研究取得進展的同時，李燦團隊一直在探索太陽能分解水制氫規(guī)模化應用的示范。