中國報告大廳網(wǎng)訊，在應(yīng)對全球能源轉(zhuǎn)型與碳中和目標(biāo)的過程中，如何高效利用太陽能直接分解水制取清潔能源——氫能，一直是科學(xué)界的攻堅方向。我國科研團(tuán)隊通過材料創(chuàng)新，在這一領(lǐng)域取得重大進(jìn)展，成功將二氧化鈦基光催化體系的產(chǎn)氫效能提升至國際領(lǐng)先水平。

  一、突破傳統(tǒng)瓶頸：光能利用率實現(xiàn)數(shù)量級跨越

  中國報告大廳發(fā)布的《2025-2030年中國太陽能行業(yè)運營態(tài)勢與投資前景調(diào)查研究報告》指出，以二氧化鈦為基底的傳統(tǒng)光催化材料因可見光響應(yīng)范圍窄、載流子復(fù)合率高等問題，長期制約著太陽能制氫效率。我國科研團(tuán)隊通過原子尺度調(diào)控手段，在材料晶格中精準(zhǔn)引入稀土元素鈧（Sc）。這一創(chuàng)新使材料內(nèi)部缺陷減少90%，表面活性位點數(shù)量提升3倍以上，最終將紫外光吸收利用率從不足2%大幅提升至30%以上。

  二、關(guān)鍵突破：鈧元素替代重塑半導(dǎo)體特性

  通過電子結(jié)構(gòu)優(yōu)化，新型鈧摻雜二氧化鈦材料實現(xiàn)了帶隙寬度的精準(zhǔn)調(diào)控。實驗數(shù)據(jù)顯示，在標(biāo)準(zhǔn)太陽光照條件下，該材料的光生載流子分離效率較未改性材料提升15倍，紫外光驅(qū)動下每克催化劑每小時產(chǎn)氫量達(dá)到4.2毫升。若制成1平方米的催化板，每日可穩(wěn)定產(chǎn)出約10升綠色氫能。

  三、產(chǎn)業(yè)化路徑：向可見光轉(zhuǎn)化率邁進(jìn)

  當(dāng)前技術(shù)突破主要體現(xiàn)在紫外光譜段應(yīng)用，但團(tuán)隊已明確將可見光響應(yīng)效率提升作為下一階段攻關(guān)重點。通過構(gòu)建多能級電子傳輸通道和表面等離子體共振結(jié)構(gòu)，目標(biāo)是使材料對太陽光譜40%50%的能量區(qū)間實現(xiàn)有效利用，從而達(dá)到工業(yè)化規(guī)模應(yīng)用的經(jīng)濟性門檻。

  這項研究不僅刷新了半導(dǎo)體光催化材料體系的世界紀(jì)錄，更開辟了稀土元素在新能源領(lǐng)域的全新應(yīng)用場景。隨著可見光轉(zhuǎn)化效率的持續(xù)提升，未來有望以更低的成本、更高的穩(wěn)定性推動太陽能制氫技術(shù)從實驗室走向大規(guī)模商業(yè)化，為構(gòu)建清潔低碳能源體系提供關(guān)鍵技術(shù)支撐。

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