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　　把水变成清洁能源“氢燃料”，只需阳光照射？这个曾经的科学设想，正被科研职员一步步变为现实。日前，中国科学院金属钻研所刘岗钻研员团队在光催化分化水制氢领域取得首要冲破，经由历程稀土钪掺杂技巧，成功将二氧化钛的紫外光解水制氢效率提升15倍。这一成果为太阳能大规模制氢供给了新材料计划，相关钻研成果揭橥于《美国化学会会刊》。

　　150年前，科幻作家凡尔纳曾预言“水将成为最终燃料”。科学家们一向努力成长能将这个预言变为现实的各类可能的技巧，个中包括经由历程阳光直接分化水获取氢气。与传统的“太阳能发电+电解水”制氢比拟，光催化分化水能直接用阳光“一键产氢”，设备简单且本钱低廉。然而，自1972年发明二氧化钛的光解水特征以来，若何阻拦光生电荷快速复合一向是天下性难题——就像一场在迷宫中进行的赛车，绝大多半电子还未抵达终点就已泯没。

　　钻研团队立异性地选用稀土元素钪作为“改造工程师”，经由历程其独特的原子排布能力，在二氧化钛外面构建出两条“电荷高速公路”：{101}晶面专供空穴通畅，{110}晶面则卖力电子运输。实验显示，掺杂5%钪的二氧化钛不仅排除了材料内部的电荷陷阱，还形成了强度达1kV/cm的定向电场，使光生电荷分离效率提升200倍，对紫外光的量子效率冲破30%。

　　这相称于在数百纳米大小的二氧化钛颗粒里架起了立交桥。若将新材料制成1平方米的光催化材料面板，逐日太阳光照可产生约10升的氢气。但这只是部分胜利，今朝仅应用了占太阳光5%的紫外光，若何用好占43%的可见光是下一个攻关偏向。

　　这项钻研为设计高效光催化材料供给了新思路，跟着效率进一步提升，太阳能光解水制氢有望成为绿色能源体系的首要拼图。