氢气作为一种清洁高效的能源载体，在实现“碳中和”目标中扮演着至关重要的角色。然而，传统的制氢方法往往依赖于化石燃料，并且会产生大量的二氧化碳排放。因此，开发利用可再生资源制氢的技术迫在眉睫。木质生物质作为地球上最丰富的可再生资源之一，具有巨大的潜力。
研究方法
杭州电子科技大学元勇军教授团队联合南京大学于振涛教授团队利用缺陷工程技术，设计了一种超小型二氧化钛（TiO2）纳米颗粒光催化剂。通过在TiO2纳米颗粒中引入氧空位缺陷，并结合铂纳米簇作为助催化剂，实现了将木质生物质高效转化为氢气。
研究亮点
高效性：该催化剂在纤维素体系中的产氢速率高达1146 μmol/h/g，远超传统的TiO2催化剂。
稳定性：该催化剂经过多次循环实验后仍保持高活性。
适用性：该催化剂不仅对纤维素有效，还能将真正的木屑转化为氢气。
研究意义
推动清洁能源发展：该技术为利用太阳能和生物质制氢提供了一种有效途径，有助于减少对化石燃料的依赖，推动清洁能源发展。 实现碳中和目标：通过将生物质转化为氢气，可以有效减少碳排放，助力实现“碳中和”目标。 促进资源循环利用：该技术可以将废弃的木质生物质转化为高价值的氢气，实现资源的循环利用。
图2. (a) TiO2和VO-TiO2催化剂生成·OH的自由能方案和反应机理图。(b) Pt/VO-TiO2光催化剂将木质生物质光催化转化为H2的拟议机理图，以及木质生物质的化学结构，包括纤维素、半纤维素和木质素三种主要成分。
作者
Z.-X. Huang, Z.-Y. Wang, Y.-J. Yuan, Y. Chen, J.-H. Wang, Y.-H. Hu, J.-P. Tang, Z.-K. Shen, Z.-T. Yu, Z. Zou, Defect Engineering of Ultrasmall TiO2 Nanoparticles Enables Highly Efficient Photocatalysts for Solar H2 Production from Woody Biomass, Nano Letters 24(38) (2024) 11968. DOI: https://doi.org/10.1021/acs.nanolett.4c03361
编译：贺君敬 博士
