一种锰负载氮化镓纳米线光催化剂及其制备方法、一种海水光催化转化的方法
知识产权简介
本发明公开了一种基于锰修饰氮化镓纳米线的新型光催化体系，该体系可在自然光照条件下实现海水的高效分解，同步制取氢气和氧气。通过分子束外延法（MBE）在硅衬底上垂直生长的GaN纳米线阵列，其独特的一维结构显著增加了有效反应面积并提升了光生载流子分离效率。在纳米线表面沉积的锰纳米颗粒作为空穴捕获中心，有效稳定了*OH和*OOH中间体的形成。值得注意的是，海水中天然存在的离子加速了电荷传输动力学，提升了整体水分解效率。该体系在常温常压条件下无需任何外部能源输入或牺牲剂辅助的条件下，即可实现15,000-20,000 mmol·g⁻¹·h⁻¹的持续产氢速率，并保持超过6小时的稳定运行。研究结果表明，这种将地球丰产材料与海洋资源相结合的技术方案，成功突破了传统光催化技术对纯净水源依赖和电子空穴复合率高的双重限制，为构建太瓦级规模的可持续制氢系统提供了具有工业化潜力的技术路径，对清洁能源体系的创新发展具有重要推动作用。
转化前景
本发明旨在开发一种新型光催化系统，该系统能够仅利用太阳能作为驱动能源，实现天然海水的分解制氢和析氧。具体而言，本发明通过将锰（Mn）纳米颗粒集成于硅晶片基底的氮化镓（GaN）纳米线上，构建多功能催化体系，同步驱动水分解过程中的氧化还原反应，从而显著提升系统的催化效率与长期稳定性。本发明是将地球丰产材料与海洋资源相结合的技术方案，成功突破了传统光催化技术对纯净水源依赖和电子空穴复合率高的双重限制，为构建太瓦级规模的可持续制氢系统提供了具有工业化潜力的技术路径，对清洁能源体系的创新发展具有重要推动作用。