城大領導國際團隊取得重大突破 高效產氫推動潔淨能源研究刊於《自然》期刊

蔡卓慧

 

An international research team led by Professor Zhang Hua has successfully developed a highly efficient electrocatalyst that can enhance hydrogen generation through electrocatalytic water splitting.
由張華教授領導的國際團隊研發高效電催化劑,可大幅提升電催化水分解產生氫氣的效能。

由香港城市大學(城大)領導的國際團隊宣佈取得突破性進展,將大大促進有助令地球變得更潔淨的技術知識發展。

這一重大研究成果刊於權威科學期刊《自然》,其突破在於團隊研發出一種高效的電催化劑,可大幅提升電催化水分解產生氫氣的效能。論文於9月13日在倫敦發佈,題為「鉑在二硫化鉬上的晶相依賴生長以實現高效產氫」。

人們對更潔淨的能源需求甚殷,但要擺脫對化石燃料的依賴,轉向使用更可持續的能源仍挑戰重重。

該研究由城大胡曉明講座教授(納米材料)張華教授領導。他說:「經電催化水分解產生的氫氣是一種極具潛力的潔淨能源,或可在不久的將來取代化石能源,減少環境污染和溫室效應。」

Professor Zhang and his research team at CityU.
張教授及其城大研究團隊。

研究團隊的其他合作人員包括倫敦帝國學院化學系Anthony R. J. Kucernak教授,及來自香港、中國內地、新加坡和英國的大學及研究機構的研究員。

這項由城大領導的研究之關鍵進展,是利用具有非常規晶相的過渡金屬二硫化物納米片作為載體合成了一種新型催化劑,表現出卓越的電催化產氫反應效率和穩定性。電催化產氫反應是電催化水分解技術,也稱為電解水技術,是生產氫氣的重要步驟。

張教授的團隊數年來一直探索如何通過調控納米材料的晶相,來提高其電催化產氫反應性能。非常規晶相的過渡金屬二硫屬化物納米片具有作為催化劑載體的潛力,但要製備用於電催化產氫反應的高純度、高品質的非常規晶相納米片並非易事。

The team develops novel catalysts with superior efficiency and high stability during the electrocatalytic hydrogen evolution reaction.
團隊研發的新型催化劑表現出卓越的電催化產氫反應效率和穩定性。

在本研究中,團隊成功開發製備具有高純度及高品質的非常規晶相的過渡金屬二硫屬化物納米片的新方法,並深入研究了貴金屬在此類納米片上的晶相依賴生長。

團隊發現2H相模板有助於鉑(Pt)納米顆粒的外延生長,而使用1T′相作為模板則能夠使鉑維持單原子級分散(s-Pt),由此研發出s-Pt/1T′-MoS2催化劑(single-atomically dispersed Pt atoms/1T′ phase molybdenum disulfide,單原子級分散的鉑/1T'相二硫化鉬)。該催化劑表現出卓越的電催化產氫反應性能,並能夠穩定運作五百個小時,證明1T′-過渡金屬二硫化物納米片是一種有效的催化劑載體。

城大化學系博士後史振宇博士是論文第一作者。他說:「我們會基於此研究成果開發更多的新型催化劑,探索其在各種化學反應中的潛在應用。」

這項研究成果擴展了納米材料相工程的研究領域,推動了高效催化劑的設計與合成,為潔淨能源和可持續發展做出了貢獻。

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