太阳能制氢技术的新突破-论文.pdf

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1、现代材料动态2014年第3期系，成功制备出FeOx负载的亚纳米Ir催化剂(Angew．Chem．Int．Ed．2012，51，2920)。在此基础上，通过降低金属含量(Ir含量仅为0．Olwt％)成功获得了单原子Ir催化剂，并将其应用于较高温度(300~C)的水汽变换反应中，揭示了Ir单原子不仅是水汽变换反应最重要的活性位，而且在较高温度下也可稳定存在。大连化物所在单原子催化的系列工作，不仅在基础研究领域有助于从原子层次认识复杂的多相催化反应，而且在工业应用领域对于发展低成本、高活性的负载型催化剂也具有重要的指导意义。国家纳米中心拓扑晶态绝缘体

2、碲化锡纳米线研究获得新进展拓扑绝缘体(TopologicalInsulator)是一种新奇的物质状态，它的体相是绝缘态而表面却是零带隙的金属态。尤其它的表面是受拓扑保护的导电态，不受非磁性杂质和晶体缺陷的干扰，因而在无损耗的量子计算和新奇的自旋电子器件等领域具有重要的应用价值。时间反演对称性保护的三维拓扑绝缘体如Bi。Te。，Sb。Te。和Bi。Se的发现和研究激励着研究者们寻求新的对称性保护的拓扑绝缘体。2012年，一种由晶格对称性引起的拓扑绝缘体在理论上获得证实，理论学家将其称之为‘拓扑晶态绝缘体’(TopologicalCrystal1i

3、neInsulator)，同年碲化锡(SnTe)被理论学家预测为拓扑晶态绝缘体，在它的高对称性晶体表面如{001}，{1l0)和{111}具有导电的拓扑态。随后碲化锡单晶(001)面的Dirac锥在实验上通过角分辨光电谱测试获得证实。碲化锡是首个被证实为具有拓扑晶态绝缘体的材料，它的发现吸引了广泛的研究兴趣同时开启了拓扑晶态绝缘体实验研究的大门。低维纳米结构的比表面积大，可以有效的降低体相传输对表面的干扰作用，因而增强表面态效应，更重要的是一维拓扑绝缘体在一维纳米级的自旋电子器件领域扮演重要的角色。国家纳米科学中心何军课题组使用化学气相沉淀法首

4、次合成了高质量的单晶碲化锡纳米线，并首次通过量子振荡测试观察到了它的拓扑表面态。基于碲化锡纳米线的四端器件，Aharonov—Bohm(AB)干涉效应和Shubnikov—deHaas(SdH)振荡被观察到，它们证实了碲化锡纳米线高对称性表面Dirac电子的存在。该工作为研究低维拓扑晶态绝缘体(TCI)材料在纳米电子学和自旋电子学器件领域的应用打下了坚实的实验基础。近两年，何军课题组围绕Te一及se一基低维半导体材料的可控合成、物理化学性质调控表征、及电子光电子器件应用展开研究，并获得了一系列研究成果。太阳能制氢技术的新突破德国赫姆霍茨柏林中心

5、太阳能燃料研究所与荷兰代尔夫特理工大学的科研人员用一个简单的太阳能电池与金属氧化物光阳极，实现了光能转氢率5％。这是个突破，因为使用的太阳能电池比通常采用的三联点非晶硅薄膜或是III—V半导体高性能电池要简单得多。科研人员称，他们将化学的稳定与金属氧化物的廉价这两个优点结合起来，与一个相对简单的硅基薄膜太阳能电池组合到一起，最终获得了一个成本低、稳定性好而功能强大的电池。以德国600W／m的太阳能：量计算，lOOm的该制氢系统在有阳光的1h内，可以储存3kWh的氢能，供夜晚或阴雨天使周。专家们将简单的硅基薄膜电池与一层采用钒酸铋的金属氧化物组合

6、起来，起光阳极作用。因为只有金属层与水接触，可以保护敏感的电池免受腐蚀。采用钒酸铋的光阳极从理论上可以使电化学电池的效率达到9％。专家们又借助低成本的磷酸钴催化剂，明显加快了光阳极的氧气形成。最大的挑战是电荷在钒酸铋层的高效分离。尽管金属氧化物有诸多优点，l6现代材料动态2014年第3期但电荷载流子很容易再结合，继而丧失分解水的功用。科研人员发现，给钒酸铋层添加钨有助于解决问题。钨原子要有最佳分布，由此产生一个可防止再结合的内部电场。做法是将铋、钒和钨溶剂喷涂于热玻璃基板上，使溶剂蒸发。以不同的钨浓度反复喷涂后，最终形成一个约300nm厚的高效

7、金属活性氧化物层。虽然科研人员尚不能解释，为何钒酸铋有如此好的作用，但可以确定，捕捉到的光子80％以上可得到利用，对于金属氧化物绝对是新纪录。下一步要做的是将此系统扩展到平米规模。国内最大超薄壁紫铜管在中铝洛铜拉制成功日前，外径大于300mm、壁厚仅3mm的国内口径最大、壁厚最薄的超大口径紫铜管，在中铝洛阳铜业有限公司拉制成功并交付用户。2013年以来，中铝洛铜实施市场化改革和运营转型“双轮驱动”战略，以市场需求为导向，依托技术装备优势，加快结构调整力度，积极培育新的经济增长点。该公司根据船舶用大口径紫铜管市场需求态势，组织技术人员进行技术攻关

8、，目前，第一批超大口径紫铜管在该公司拉制成功交付客户，刷新了紫铜超薄壁大管径厚比的最高纪录。我国核燃料组件锆合金管材制造实现新突破2013年11月6日