近日，我院于濂清教授团队在催化能源转换研究方面取得系列重要进展。团队聚焦国家“双碳”发展战略，围绕新材料技术开发和能源转换中的重要科学问题进行前沿性探索工作。相关论文先后刊发在国际知名期刊《纳米研究》(Nano Research)、《材料化学杂志A》(Journal of Materials Chemistry A)以及《国际氢能杂志》(International Journal of Hydrogen Energy)上。
1.光电协同催化水分解以及机制研究
光电化学法(PEC)进行人工光合作用是一种巧妙且环境友好型的方式来生产清洁燃料H2，PEC系统可以将氧化和还原反应在空间上分离，从而更加实用、有效、安全。经过进一步的研究来提升PEC系统的光转化效率并降低成本，有望实现大规模的光电化学分解水应用。
钒酸铋(BiVO4)作为一种很有前途的光电电极，广泛应用在光电化学领域。将纳米镍硼化物(Ni3B)修饰在BiVO4光电极表面，Ni3B作为一种有效的析氧助催化剂加速表面析氧反应动力学。在AM 1.5G光照和1.23 V vs. RHE条件下，其光电流密度可达1.47 mA·cm-2，约为BiVO4光电极的2.8倍，且水分解效率是纯样的11.3倍。研究表明，Ni3B助催化剂的沉积可以有效降低水氧化反应的屏障，促进光生空穴反应，从而提高BiVO4光电极的PEC性能。相关研究论文发表在2022年Nano Research, S12274 (中科院1区top，IF=10.269), 中国石油大学（华东）为第一署名单位，2021级博士生薛克慧为第一作者，朱海丰老师为共同第一作者，于濂清教授为通讯作者。
2.光催化水分解制氢以及机制研究
光催化是一种能将太阳能转化为清洁能源的可持续发展的技术。但是目前报道的大多数光催化材料由于受到载流子分离效率低、严重的表面重组和光响应范围窄而严重限制了它们的应用。
为解决该问题，团队提出了将金属有机框架（MOF）衍生的多孔碳质材料（CNCo-Fe3O4）与超薄的ZnIn2S4纳米片耦合，提升复合载流子分离/迁移效率、调控面内载流子分布、增强了表面反应动力学，实现了高效和稳定地光催化析氢。该研究成果以研究论文的形式发表于Journal of Materials Chemistry A, 2022, 10, 22453–22467 (JCR1区top，IF=14.51)。中国石油大学（华东）为第一署名单位，2021级博士生罗惠华为第一作者，于濂清教授为通讯作者。
3.高效稳定的γ-NiOOH/ZnCdS光催化剂开发
开发高性能氢气析出活性和稳定的可见光驱动的光催化剂是非常重要的，迟缓的氧化过程和空穴积累是高催化活性和光稳定性的主要障碍。通过原位水热法制备了一种高效的γ-NiOOH/ZnCdS光催化剂。γ-NiOOH纳米片分布在ZnCdS纳米球表面并加速空穴转移。γ-NiOOH/ZnCdS光解水产氢性能最优可达到 48.6 mmol/g·h，相对于常用的β-NiOOH/ZnCdS(27.4 mmol/g·h)提升了1.8 倍，其表观量子效率可达到 18.23% (400 nm)。此外，该光催化剂即使在储存一年后也表现出良好的光稳定性。相关研究论文发表在International Journal of Hydrogen Energy, 2022, 47(64): 27516-27526 (IF=7.139)，2018级硕士研究生杨钱龙为第一作者，于濂清教授为通讯作者。
于濂清教授团队在光催化材料、光电化学、光解水制氢、磁性催化剂、稀土永磁钕铁硼(NdFeB)材料等方面取得成果，主持国家自然科学基金、山东省自然科学基金等10余项，获浙江省科技进步一等奖、青岛市技术发明二等奖、青岛市青年科技奖等。在国际知名学术期刊Journal of Materials Chemistry A, Nano Letters, Nanoscale, Nano research, Sensors & actuator B: Chemical等共发表论文100余篇，拥有授权国家发明专利28项。
论文链接：
https://doi.org/10.1007/s12274-022-5079-7
https://DOI: 10.1039/D2TA06818D
https://doi.org/10.1016/j.ijhydene.2022.06.093
