人民網(wǎng)北京2月27日電 （記者趙竹青）記者從中國科學(xué)院獲悉，中國科學(xué)院金屬研究所沈陽材料科學(xué)國家研究中心劉崗研究團(tuán)隊(duì)與國內(nèi)外多個(gè)研究團(tuán)隊(duì)合作，通過液態(tài)金屬新技術(shù)，構(gòu)建出一種形神兼?zhèn)涞男滦头律�人工光合成膜，具有類似樹葉的功能，可將太陽能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能。該成果近日發(fā)表在《自然·通訊》上。

記者了解到，太陽能光催化分解水綠氫制備技術(shù)屬于前沿和顛覆性低碳技術(shù)，其走向應(yīng)用的關(guān)鍵是構(gòu)建高效、穩(wěn)定且低成本的太陽能驅(qū)動(dòng)半導(dǎo)體光催化材料薄膜（即人工光合成膜，亦稱為人工樹葉）。目前常用的薄膜制備技術(shù)因制備環(huán)境苛刻或成膜質(zhì)量差，難以滿足太陽能光催化分解水制氫的實(shí)際應(yīng)用需求。

自然界的植物光合作用可實(shí)現(xiàn)太陽能到化學(xué)能的轉(zhuǎn)化，而植物葉子中起光合作用的光系統(tǒng)II和I是以鑲嵌形式存在于葉綠體的類囊體膜中，這一特征是自然光合作用能有效運(yùn)行的重要結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)。受此啟發(fā)，劉崗團(tuán)隊(duì)及合作者共同發(fā)展出一種將半導(dǎo)體顆粒嵌入液態(tài)金屬實(shí)現(xiàn)規(guī)模化成膜的新技術(shù)，并構(gòu)建出液態(tài)金屬包裹的新型仿生人工光合成膜。

據(jù)悉，研究人員利用熔融的低溫液態(tài)金屬作為導(dǎo)電集流體和粘結(jié)劑在選定基體上規(guī)模化成膜，結(jié)合輥壓技術(shù)進(jìn)行半導(dǎo)體顆粒的嵌入集成，實(shí)現(xiàn)了半導(dǎo)體顆粒的規(guī)模化植入。半導(dǎo)體顆粒鑲嵌在液態(tài)金屬導(dǎo)電集流體薄膜中形成了三維立體的強(qiáng)接觸界面，其結(jié)構(gòu)猶如“鵝卵石路面”，使得其不僅具有優(yōu)異的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性還具有十分突出的光生電荷收集能力。

以半導(dǎo)體材料釩酸鉍為例，嵌入式釩酸鉍顆粒的光電極活性相比傳統(tǒng)的非嵌入式釩酸鉍光電極高出2倍，且長時(shí)連續(xù)工作120小時(shí)幾乎無活性衰減。光電極從1平方厘米放大至64平方厘米后，單位面積的光電流密度仍可保持約70%，遠(yuǎn)優(yōu)于目前報(bào)道大面積釩酸鉍光電極的活性保持率。此外，該技術(shù)還具有普適性好和原材料易回收等優(yōu)勢。

關(guān)注公眾號：人民網(wǎng)財(cái)經(jīng)

分享讓更多人看到