近日，轮机工程学院船舶洁净能源研究中心宗旭教授团队在可再生能源制氢研究方面取得进展，相关研究成果以“Water-Stable High-Entropy Metal-Organic Framework Nanosheets for Photocatalytic Hydrogen Production”为题发表于国际顶级期刊Advanced Materials（影响因子：27.4）。
航运绿色化是“双碳”背景下航运领域的重大需求和发展方向。将“氢气”等清洁能源替代传统化石燃料驱动船舶航行是实现航运绿色化的理想途径。宗旭教授团队长期致力于以太阳能为代表的可再生能源制氢科学与技术研究，涉及光催化、光电催化和光伏-电催化制氢等研究领域，其研究重点之一为高性能太阳能制氢载体材料的设计与开发。
金属有机框架材料（MOFs）具有独特的物理化学特性，是潜在的太阳能制氢载体。合理设计、调变MOFs材料的组成和结构是提升该类材料制氢性能的重要途径。近年来，高熵材料因其多主元组分、活性位点丰富、结构稳定等优点及高熵效应、缓慢扩散效应、晶格畸变效应和“鸡尾酒”效应四大独特效应，在催化、能源和环境领域崭露头角。
在本研究工作中，该研究团队创新性地将“高熵”的理念融入到新型MOFs光催化材料的设计开发，成功构建了一种新型的高熵MOFs晶体材料（HE-MOF）及其纳米片（HE-MOF-NS），实现高效可见光光催化分解水制氢反应。相比于传统的单金属MOFs材料，该HE-MOF中不同的金属节点间产生协同作用，从而实现更为高效的电荷转移和光催化分解水产氢性能。此外，通过构建HE-MOF-NS，所得催化剂的比表面积和电荷传输效率进一步得到提升，从而获得更为高效的光催化产氢活性。在最佳条件下，该HE-MOF纳米片的产氢活性达到13.24 mmol h-1 g-1，是目前报道的水稳定性MOFs光催化剂中的最高活性之一。这项工作将为构建新型高效的光催化制氢载体提供新的策略和发展机遇。
该论文第一作者为轮机工程学院2022级博士研究生祁生亮，中国科学院大连化学物理研究所章福祥研究员和王俊慧研究员在材料结构分析和光谱表征方面进行了合作研究。该工作得到国家自然科学基金委、“兴辽英才”计划项目和开云手机在线登陆入口领军人才项目的支持。
原文链接：https://doi.org/10.1002/adma.202403328
