多界面诱导的辐射热激活策略：实现基于太阳能的甲酸制氢

《Journal of Energy Chemistry》：Multi-interface-induced radiant heat activation strategy: achieving solar-driven hydrogen production from formic acid

多界面热激活系统通过MXene制备与优化，实现室温太阳能制氢。采用LiF和HCl处理Ti3AlC2制备MXene，构建含催化层、蒸汽传输层和液层的MIH，通过全光谱吸光和低红外发射率减少损失，利用光热转换高效预激活反应物降低势垒，蒸汽层促进水蒸气扩散提升效率。

　　

刘坤|王睿|涂正军|赵亮|王凤年|李寅石

教育部热流科学与工程重点实验室，西安交通大学能源与动力工程学院，中国陕西省西安市710049

部分内容摘要

方法

化学品与材料。所有材料均为市售产品，无需进一步纯化。Ti₃AlC₂粉末、TEOS溶液和氟化锂（LiF）购自Aladdin（中国）。

MXene的制备。通过使用LiF和HCl对Ti₃AlC₂进行蚀刻来制备MXene（Ti₃C₂TX）。例如，将3.2克LiF与HCl（12 mol L^?1）混合并搅拌15分钟，随后缓慢加入2.00克Ti₃AlC₂。混合物在40℃下保持48小时。

结果与讨论

如图1a所示，多界面热转换（MIH）由三层组成：催化层、蒸汽传输层和液体层。催化层包含一个吸收界面和一个辐射界面，该界面由碳化三聚氰胺泡沫制成，并涂有选择性太阳能涂层和催化剂。因此，它具有宽光谱的太阳吸收能力、低红外辐射率以及有序的通道结构。在这种情况下，光子可以轻松穿过选择性涂层，之后只有

结论

总结来说，通过多界面诱导的辐射热激活策略，构建了一种用于室温下将太阳光转化为氢气的MIH。该MIH通过实现全光谱吸收和低热辐射率，显著减少了光损失和热损失。此外，高效的光热转换和梯度热利用能够预活化反应物，从而降低反应障碍。更重要的是，MIH的蒸汽传输层

CRediT作者贡献声明

刘坤：撰写 – 审稿与编辑、撰写 – 原稿、可视化、验证、方法学研究、数据分析、数据整理。王睿：撰写 – 审稿与编辑、研究。涂正军：研究。赵亮：研究。王凤年：研究。李寅石：撰写 – 审稿与编辑、研究、概念设计。

利益冲突声明

作者声明他们没有已知的可能会影响本文工作的财务利益或个人关系。

致谢

本研究得到了国家自然科学基金（22208259）、山西省科技创新团队专项基金（202304051001011）、陕西省创新人才推进计划-科技创新团队项目（2024RS-CXTD-35）以及陕西省重点研发计划（2023QCY-LL-44）的支持。