基于多金属氧酸盐-石墨烯复合材料的高效光电一体化催化分解水制氢系统的构筑

Based on the enhanced proton/electron reservoir abilities of polyoxometalates/graphene nanohybrid, the project aims to the design and construction of novel bi-functional catalyst for both water redution and oxidation. By molecular designing, a class of polyoxometalates containing noble metals (Ru, Ir or Pt, etc) or earth-abundant metals (Mn, Fe, Co, Ni or Cu, etc) will be synthesized in aqueous medium, and will be used as bifunctional electrocatalysts for water splitting. Further, a electrochemical reduction assisted method will be introduced for the construction of binary polyoxometalates/graphene nanohybrids and their application as efficient and cheap electrocatalysts for water splitting will be studied. Novle hydrogen production system by photo-electrolysis of water will be developed based on the catalyst studied in this project. Thus the project may provide new routes for development of sustainable energy for our country.

本项目基于多酸-石墨烯纳米复合催化剂对质子/电子的储存与传递的强化作用，利用同时兼有优秀水氧化活性以及良好的质子与电子储存能力的杂多酸与具有良好导电性的石墨烯原位组合形成复合体系，设计、合成一类兼具电催化分解水析氢与析氧的双功能催化剂。通过分子设计，合成一系列含有Ru、Ir或Pt等贵金属元素或其它丰产过渡金属元素（比如Mn、Fe、Co、Ni、Cu等）的杂多酸，采用原位电化学还原方法制备单分子形态分散的杂多酸/石墨烯复合电极系统,考察复合材料在电解水析氢及析氧中的活性。在此基础上，开发全新光-电解联合制氢器件，从而为我国发展新型高效的分解水制氢提供新的途径，为绿色、可持续能源的开发做出贡献。

本项目基于多酸-石墨烯纳米复合催化剂对质子/电子的储存与传递的强化作用，利用同时兼有优秀水氧化活性以及良好的质子与电子储存能力的杂多酸与具有良好导电性的石墨烯原位组合形成复合体系，设计、合成一类兼具电催化分解水析氢与析氧的双功能催化剂。通过分子设计，合成一系列含有Ru、Ir或Pt等贵金属元素或其它丰产过渡金属元素（比如Mn、Fe、Co、Ni、Cu等）的杂多酸，采用原位电化学还原方法制备单分子形态分散的杂多酸/石墨烯复合电极系统,考察复合材料在电解水析氢及析氧中的活性。在此基础上，开发全新光-电解联合制氢器件，从而为我国发展新型高效的分解水制氢提供新的途径，为绿色、可持续能源的开发做出贡献。本项目顺利完成，共发表SCI论文13 篇。