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近期，河北(bei)大(da)學物理學院低(di)維能量轉換材料(liao)與器件(jian)研(yan)究(jiu)(jiu)團隊(dui)李亞光博(bo)士、王淑芳教(jiao)授與天津理工大(da)學羅(luo)(luo)俊研(yan)究(jiu)(jiu)員研(yan)究(jiu)(jiu)團隊(dui)合作(zuo)(zuo)，提出異質結構提高光熱材料(liao)輻照溫度(du)的普適策略，并據此(ci)構建(jian)新(xin)型(xing)光熱系統實現了規模化室外太陽光驅動甲醇重整制氫，相關(guan)工作(zuo)(zuo)“General heterostructure strategy of photothermal materials for scalable solar-heating hydrogen production without the consumption of artificial energy”以河北(bei)大(da)學為第(di)一單位發表在《自然·通(tong)(tong)訊》(Nature Communications,2022,13,776)。李亞光博(bo)士為論文第(di)一兼通(tong)(tong)訊作(zuo)(zuo)者(zhe)，王淑芳教(jiao)授和(he)羅(luo)(luo)俊研(yan)究(jiu)(jiu)員為共同通(tong)(tong)訊作(zuo)(zuo)者(zhe)。

太(tai)陽(yang)光(guang)(guang)熱(re)(re)催化能(neng)夠不依賴人工能(neng)源運行(xing)，但光(guang)(guang)熱(re)(re)材料(liao)受制于室外(wai)太(tai)陽(yang)光(guang)(guang)輻照溫(wen)度過低的限制，使得(de)自然光(guang)(guang)熱(re)(re)催化難以實現。在該項工作中，李亞光(guang)(guang)等人提出了利用黑(hei)色(se)光(guang)(guang)熱(re)(re)材料(liao)（如Bi2Te3）和紅(hong)外(wai)反射材料(liao)（Cu）構成異質結(jie)構來提升光(guang)(guang)熱(re)(re)材料(liao)光(guang)(guang)熱(re)(re)溫(wen)度。

結果表(biao)明：Bi2Te3/Cu異質結構能(neng)夠實現89%的(de)太陽光(guang)譜吸收和(he)5%的(de)紅外耗散，使得標準太陽光(guang)輻照下的(de)Bi2Te3的(de)溫度從(cong)93°C提高(gao)到317°C。且該策略通用(yong)于各種光(guang)熱(re)材(cai)料（如Ti2O3、Cu2Se和(he)Cu2S等）。

此外，以Bi2Te3/Cu為基礎的(de)新型光熱系統在標準(zhun)太陽光輻照下能(neng)夠(gou)將CuZnAl二維(wei)催化劑加熱至305°C，使得驅動甲醇重(zhong)整制(zhi)氫(qing)速率(lv)達到(dao)310 mmol g-1h-1，太陽能(neng)到(dao)氫(qing)能(neng)的(de)轉化效率(lv)達到(dao)30.1%。

同時，該(gai)課題組還制備了6 m2的規模化光熱甲醇重整制氫(qing)系統(tong)，在春季的室(shi)外太陽光輻照下單天(tian)產(chan)氫(qing)量為23.27 m3，顯示出(chu)能夠直接工業(ye)化應用的潛力。

《Nature Communications》為(wei)Nature系列(lie)的(de)國際權威期(qi)刊，主要報道生物(wu)、健康(kang)、物(wu)理(li)(li)學(xue)、化學(xue)和地球(qiu)科(ke)(ke)學(xue)等(deng)自(zi)然(ran)科(ke)(ke)學(xue)領域的(de)重要研究進展。以上工作(zuo)得到河(he)北省自(zi)然(ran)科(ke)(ke)學(xue)基金委(wei)、河(he)北省科(ke)(ke)技廳(ting)、河(he)北省教育(yu)廳(ting)、國家自(zi)然(ran)科(ke)(ke)學(xue)基金委(wei)和河(he)北大學(xue)物(wu)理(li)(li)學(xue)院公共測試(shi)中心的(de)大力支持。

文(wen)獻鏈(lian)接：//doi.org/10.1038/s41467-022-28364-y