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沈阳材料科学国家研究中心团队领衔研发出新型“人工树叶”
本文转自：沈阳日报
本报讯（沈阳日报、沈报全媒体记者岳雨 实习生李勃轮）记者2月26日获悉，中国科学院金属研究所沈阳材料科学国家研究中心刘岗研究团队与国内外多个研究团队合作，发明了将半导体颗粒嵌入液态金属实现规模化成膜的新技术，并构建出形神兼备的新型仿生人工光合成膜。这种新型仿生人工光合成膜具有类似树叶的功能，可实现太阳能到化学能的转化。该研究成果以《液态金属包裹的人工光合成膜》为题发表于《自然·通讯》上。
据介绍，太阳能光催化分解水绿氢制备技术属于前沿和颠覆性低碳技术，其应用关键是构建高效、稳定且低成本的太阳能驱动半导体光催化材料薄膜（即人工光合成膜，也被称为“人工树叶”）。
众所周知，自然界的植物通过光合作用实现太阳能到化学能的转化。而植物叶子中起光合作用的两种光系统是以镶嵌形式存在于叶绿体的类囊体膜中，这一特征是光合作用能有效运行的重要结构基础。科研人员受此启发，发明了基于液态金属构建的“人工树叶”新技术。科研团队利用熔融的低温液态金属作为导电集流体和黏结剂，在选定基体上规模化成膜，同时结合辊压技术进行半导体颗粒的嵌入集成，实现了半导体颗粒的规模化植入。半导体颗粒镶嵌在液态金属导电集流体薄膜中，形成了三维立体的强接触界面，使得其不仅具有优异的结构稳定性，还具有十分突出的光生电荷收集能力。以半导体材料钒酸铋为例，嵌入式钒酸铋颗粒的光电极活性相比传统的非嵌入式钒酸铋的光电极高出2倍，连续工作120小时几乎无活性衰减。嵌入式钒酸铋材料的光电极从1平方厘米放大至64平方厘米后，单位面积的光电流密度仍可保持约70%，远优于此前大面积钒酸铋光电极的活性保持率（<30%）。此外，该技术还具有普适性好和原材料易回收等优势。
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快照生成时间：2024-02-27 05:45:05
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