央广网天津3月26日消息(记者陈庆滨 通讯员焦德芳)日前,天津大学封伟教授团队成功合成新型带隙可调的二维层状锗硅烷材料。这种新材料可用作性能优异的光催化剂,在常温光照条件下高效制备氢气,还能将二氧化碳高效还原成一氧化碳。相关研究成果已在线发表于国际权威期刊《自然·通讯》。


天津大学封伟教授团队在理论计算与结构设计的基础上,通过精确控制锗硅元素的含量,首次实现了锗和硅基二元二维材料的带隙调控,获得了一种全新材料——带隙可调的二维层状锗硅烷。这种新型二维材料因兼具适宜带隙结构、宽光谱吸收、高比表面积和表面化学活性,而呈现出优异的光催化性能。实验结果显示:以该材料作为光催化剂,能够在常温条件下通过光照高效率产出氢气;利用该材料对二氧化碳进行光催化反应,还原出一氧化碳的效率能达到目前主流光催化材料的几十甚至数百倍以上。
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目前学术界测算二氧化碳排放主要包括碳源和碳汇两个方面:1)碳源,指二氧化碳的排放源,依照《IPCC国家温室气体清单指南》,根据我国2004年发布的《中华人民共和国气候变化初始国家信息通报》可知,我国二氧化碳的人为排放源主要来自能源活动、工业生产过程、土地利用变化和林业以及废弃物处置四个方面;2)碳汇,指二氧化碳的吸收源,主要指森林的碳吸收能力。由此可构建碳排放测算框架。


全球范围内,气候问题已成为能源转型的主要推动力。巴黎协定为缓解全球气候变化制定了目标,即相较于前工业化时期的水平,将本世纪内全球平均气温上升幅度至少限制在2°C以内。可再生能源的持续高速发展是可行的气候问题解决方案的基石。根据国际能源机构的统计,2018年全球能源相关二氧化碳排放达到331亿吨,比2017年增长1.7%,碳排放量仍未得到有效控制,全球能源转型任重道远。


从环保的角度,汽车尾气既是造成大气污染的主要原因(北京雾霾PM2.5来自机动车尾气的占40%),又是二氧化碳的重要来源(汽车尾气在各项人类活动的二氧化碳排放量中占比约20%)。因此,汽车的节能减排对解决能源安全、减缓环境污染、实现社会经济可持续发展具有重要意义。


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