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　　記者7月14日從中科大獲悉，該校羅毅、江俊教授與趙瑾教授等合作，設(shè)計(jì)出全球首個(gè)光解水制氫儲(chǔ)氫一體化的材料體系，該體系具有低成本、通用性、安全儲(chǔ)氫等優(yōu)點(diǎn)，有助于實(shí)現(xiàn)太陽(yáng)能光解水制氫的大規(guī)模應(yīng)用。這項(xiàng)成果最近發(fā)表在《自然·通訊》雜志上。

　　氫氣是一種清潔能源，光解水制氫主要利用太陽(yáng)光把水分解為氫氣和氧氣。然而，由于光解水制氫過(guò)程中逆反應(yīng)嚴(yán)重，氫氣難以分離收集和安全存儲(chǔ)，導(dǎo)致這一技術(shù)長(zhǎng)期停滯不前。

　　為了解決這一難題，江俊等從諾貝爾獎(jiǎng)獲得者安德烈·海姆和中科大教授吳恒安等關(guān)于石墨烯的研究成果中獲得啟發(fā)：石墨烯能夠隔絕氣體和液體，卻能讓質(zhì)子通過(guò)。他們?cè)O(shè)計(jì)了二維碳氮材料與石墨烯材料復(fù)合的三明治結(jié)構(gòu)，將碳氮材料夾在兩層石墨烯中。該材料可吸收紫外光和可見(jiàn)光，利用光能產(chǎn)生激子，光生激子分離形成正負(fù)電荷并分別分布于外層石墨烯和碳氮“夾心”層。

　　石墨烯表面的水分子在正電荷的幫助下分解，產(chǎn)生質(zhì)子。這些質(zhì)子可穿透石墨烯，遇到電子后反應(yīng)產(chǎn)生氫氣。由于只有質(zhì)子能夠通過(guò)石墨烯，而產(chǎn)生的氫氣不能穿透石墨烯，光解水產(chǎn)生的氫氣分子被安全地保留在三明治復(fù)合體系內(nèi)。同時(shí)氧原子、氧氣、羥基等物質(zhì)無(wú)法進(jìn)入復(fù)合體系，從而抑制了氧與氫重新變?yōu)樗�的逆反�?yīng)發(fā)生，實(shí)現(xiàn)了高儲(chǔ)氫率下的安全儲(chǔ)氫。 江俊介紹，不僅是石墨烯和碳氮材料，其他如富勒烯、碳納米管等和光催化劑也可用于這一復(fù)合體系中。這為實(shí)現(xiàn)太陽(yáng)能裂解水轉(zhuǎn)換為氫能創(chuàng)造了可能，并進(jìn)而有助于氫能的大規(guī)模應(yīng)用。