我国科学家领衔研制液态金属成膜新技能 成功构建新式“人工树叶”
来源：米乐m6官网平台 发布时间：2024-03-03 07:48:36
中新网北京2月26日电 (记者 孙自法)天然界的植物光协效果可完结太阳能到化学能的转化，怎么仿照这一进程来完结太阳能的转化使用和工业化，长期以来备受重视。
记者2月26日从我国科学院金属研讨所得悉，该所沈阳资料科学国家研讨中心刘岗研讨团队与中外多个团队协作，最新研制出将半导体颗粒嵌入液态金属完结规划化成膜的新技能，并以此为根底成功构建出形神兼备的新式仿生人工光组成膜——因其具有相似树叶的功用而被形象称为“人工树叶”，可完结太阳能到化学能的转化。
这项由我国科学家领导完结的重要新能源资料研讨效果论文，近来以“液态金属镶嵌的人工光组成膜”为题在国际学术期刊《天然-通讯》(Nature Communications)上宣布。
根据低温液态金属镶嵌半导体颗粒，制备嵌入式半导体光活性薄膜。我国科学院金属研讨所/供图
论文通讯作者刘岗研讨员指出，根据太阳能光催化分化水的绿氢制备技能归于前沿和颠覆性低碳技能，其走向使用的关键是构建高效、安稳且低成本的太阳能驱动半导体光催化资料薄膜即“人工树叶”。现在，常用的薄膜制备技能因制备环境严苛或成膜质量差，难以满意太阳能光催化分化水制氢的实践使用需求。
在天然界，植物光协效果完结太阳能到化学能的转化进程中，植物叶子中起光协效果的光系统II和光系统I，是以镶嵌方式存在于叶绿体的类囊体膜中，这一特征是天然光协效果能有用运转的重要结构根底。
受此启示，在本项研讨中，研讨团队使用熔融的低温液态金属作为导电集流体和粘结剂在选定基体上规划化成膜，结合辊压技能进行半导体颗粒的嵌入集成，完结了半导体颗粒的规划化植入。
刘岗介绍说，半导体颗粒镶嵌在液态金属导电集流体薄膜中构成三维立体的强触摸界面，其结构犹如“鹅卵石路面”，使得其不仅仅具有优异的结构安稳性还具有十分杰出的光生电荷搜集才能。以钒酸铋为例，嵌入式钒酸铋颗粒的光电极活性比较传统的非嵌入式钒酸铋光电极高出2倍，且长时继续作业120小时简直无活性衰减；光电极从1平方厘米扩大至64平方厘米后，单位面积的光电流密度仍可坚持约70%，远优于现在所知大面积钒酸铋光电极小于30%的活性坚持率。
在此根底上，进一步一同嵌入产氧和产氢光催化资料，可完结光催化分化水制氢面板的规划化制备，在可见光照射下，其活性是传统非嵌入式金薄膜支撑光催化资料膜的近3倍，超越上百小时继续作业无衰减。
刘岗表明，本次研制的液态金属成膜新技能还具有普适性好和原资料易收回等优势，使用氧化锌、三氧化钨、氧化亚铜等商业化半导体颗粒，可完结不同半导体颗粒薄膜在不同基体上的规划化制备，所取得的颗粒嵌入式薄膜的活性均显着优于对照的非嵌入式样品。
此外，在柔性基体上集成的薄膜在大曲率弯折10万次后仍可坚持95%以上的初始活性。在循环和高效使用方面，经过简略的热水超声处理，即可将半导体颗粒、低温液态金属以及基体进行别离收回再使用，且收回再集成取得的人工光组成薄膜表现出与原始薄膜近乎相同的活性。(完)
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