近日，內(nèi)蒙古大學(xué)武利民教授、王蕾教授團(tuán)隊在國際期刊《Nature Communications》（自然通訊 ）和《PNAS》（ 美國國家科學(xué)院院刊）上發(fā)表兩項重要研究成果，化學(xué)化工學(xué)院博士生高瑞廷為第一作者，使用單原子和雙原子位點對氧化鐵半導(dǎo)體進(jìn)行改性，連續(xù)兩次提升其應(yīng)用在偏壓條件下的光電轉(zhuǎn)化效率，達(dá)到目前最高值0.51%和1%，分別是未經(jīng)修飾半導(dǎo)體的7.3倍和9.1倍。

隨著人們對可再生和環(huán)境友好能源的不斷探索，光電化學(xué)太陽能水分解技術(shù)成為綠色制氫最有前途的戰(zhàn)略之一。通過陽光和半導(dǎo)體，將太陽能轉(zhuǎn)化為電能、再利用電能進(jìn)行電解水反應(yīng)、將水分解為氫氣和氧氣的過程中，氧化鐵由于其低成本、在堿性/中性電解質(zhì)中的較為穩(wěn)定以及適合吸收可見光的帶隙而受到了眾多研究人員關(guān)注。然而，氧化鐵也有很多內(nèi)在的局限性，嚴(yán)重制約了其應(yīng)用在偏壓條件下的光電轉(zhuǎn)化效率。針對此問題，研究團(tuán)隊首次在光電化學(xué)領(lǐng)域提出采用原子級調(diào)控半導(dǎo)體策略，開發(fā)了具有高活性條件下兼具高光電轉(zhuǎn)化效率的氧化鐵，在提升太陽能制氫效率方面取得了巨大進(jìn)步，并為光電化學(xué)水分解技術(shù)提供了新的發(fā)展方向和理論支撐。內(nèi)蒙古大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院博士生高瑞廷說，這對于光電化學(xué)領(lǐng)域是一項具有里程碑意義的試驗，在科研交流平臺被眾多科研工作者推薦和收藏，同時吸引許多科研人員在這一方向進(jìn)行探究。

氫氣除在發(fā)電、照明、加熱和制冷等方面應(yīng)用外，還可用于化工原料、金屬加工、石油加工等方面。高瑞廷表示，實驗室設(shè)計陽極都是以小面積為主，當(dāng)面積擴(kuò)大時，由于受到內(nèi)阻及均勻性等多方面挑戰(zhàn)，樣品的性能與面積并不是正比關(guān)系，因此對于未來大面積工業(yè)化應(yīng)用還有很長的路要走，但我們堅信這是一條具有長遠(yuǎn)意義的可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略，在保證太陽能-氫能轉(zhuǎn)化高效率的前提下，擴(kuò)大光電極尺寸，以實現(xiàn)大規(guī)模氫氣制備。

內(nèi)蒙古作為我國北方重要生態(tài)安全屏障、國家重要能源和戰(zhàn)略資源基地，在實現(xiàn)國家“雙碳”目標(biāo)和保障國家能源安全的多重要求下，高質(zhì)量推進(jìn)氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展，既是保障國家生態(tài)安全和能源安全的一項重大責(zé)任，也是走好以生態(tài)優(yōu)先、綠色發(fā)展為導(dǎo)向的高質(zhì)量發(fā)展新路子的現(xiàn)實選擇。并且內(nèi)蒙古具有天然的地理優(yōu)勢，海拔高、日照時間長、太陽能充足、土地遼闊，十分契合光電化學(xué)方向的研究。通過單原子/雙原子位點對半導(dǎo)體進(jìn)行修飾，實現(xiàn)高活性光電極對于提升太陽能-氫能轉(zhuǎn)化的研究具有重要意義，對推動我區(qū)光電化學(xué)領(lǐng)域的發(fā)展具有深遠(yuǎn)意義，同時光電化學(xué)產(chǎn)氫也為自治區(qū)“氫能源”項目提供有力支持，推動自治區(qū)可持續(xù)能源發(fā)展，促進(jìn)經(jīng)濟(jì)高質(zhì)量發(fā)展。?