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近期，河北大學(xué)物理學(xué)院低維能量轉(zhuǎn)換材料與器件研究團(tuán)隊李亞光博士、王淑芳教授與天津理工大學(xué)羅俊研究員研究團(tuán)隊合作，提出異質(zhì)結(jié)構(gòu)提高光熱材料輻照溫度的普適策略，并據(jù)此構(gòu)建新型光熱系統(tǒng)實現(xiàn)了規(guī)?；彝馓柟怛?qū)動甲醇重整制氫，相關(guān)工作“General heterostructure strategy of photothermal materials for scalable solar-heating hydrogen production without the consumption of artificial energy”以河北大學(xué)為第一單位發(fā)表在《自然·通訊》(Nature Communications,2022,13,776)。李亞光博士為論文第一兼通訊作者，王淑芳教授和羅俊研究員為共同通訊作者。

太陽光熱催化能夠不依賴人工能源運行，但光熱材料受制于室外太陽光輻照溫度過低的限制，使得自然光熱催化難以實現(xiàn)。在該項工作中，李亞光等人提出了利用黑色光熱材料（如Bi2Te3）和紅外反射材料（Cu）構(gòu)成異質(zhì)結(jié)構(gòu)來提升光熱材料光熱溫度。

結(jié)果表明：Bi2Te3/Cu異質(zhì)結(jié)構(gòu)能夠?qū)崿F(xiàn)89%的太陽光譜吸收和5%的紅外耗散，使得標(biāo)準(zhǔn)太陽光輻照下的Bi2Te3的溫度從93°C提高到317°C。且該策略通用于各種光熱材料（如Ti2O3、Cu2Se和Cu2S等）。

此外，以Bi2Te3/Cu為基礎(chǔ)的新型光熱系統(tǒng)在標(biāo)準(zhǔn)太陽光輻照下能夠?qū)uZnAl二維催化劑加熱至305°C，使得驅(qū)動甲醇重整制氫速率達(dá)到310 mmol g-1h-1，太陽能到氫能的轉(zhuǎn)化效率達(dá)到30.1%。

同時，該課題組還制備了6 m2的規(guī)模化光熱甲醇重整制氫系統(tǒng)，在春季的室外太陽光輻照下單天產(chǎn)氫量為23.27 m3，顯示出能夠直接工業(yè)化應(yīng)用的潛力。

《Nature Communications》為Nature系列的國際權(quán)威期刊，主要報道生物、健康、物理學(xué)、化學(xué)和地球科學(xué)等自然科學(xué)領(lǐng)域的重要研究進(jìn)展。以上工作得到河北省自然科學(xué)基金委、河北省科技廳、河北省教育廳、國家自然科學(xué)基金委和河北大學(xué)物理學(xué)院公共測試中心的大力支持。

文獻(xiàn)鏈接：https://doi.org/10.1038/s41467-022-28364-y