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一种多活性位点的锗钨酸基晶体材料的制备及其光催化产氢应用

成果类型：: 发明专利

发布时间: 2026-10-15 13:55:40

科技成果产业化落地方案
方案提交机构：成果发布人| 徐景新 | 2026-10-15 13:55:40
成果简介 技术亮点 应用前景 团队概括 产生的效益 转化方式

本发明的目的在于研制一种多活性位点的锗钨酸基晶体材料，有效克服克服了传统多酸易溶于水并且需要贵金属作为助催化剂的缺点，通过引入过渡金属元素形成原子轨道的混合或杂化，提高多金属氧酸盐的最低未占轨道(LUMO)能级，以及提高了多金属氧酸盐的催化活性。一种多活性位点的锗钨酸基晶体材料的化学式为[CdII2(bipy)4(H2O)4](GeW12O40)。方法：将0.27g锗钨酸K4(GeW12O40)·7H2O，0.135g氯化镉CdCl2·4H2O，0.45g2,2‑联吡啶C10H8N2溶解于36mL的去离子水中，用1mol L‑1盐酸和1mol L‑1氢氧化钠溶液调节溶液pH＝2.4，在室温条件下搅拌3.5h。将上述溶液均分成三份转移至20mL反应釜中，160℃保持72h，得到淡黄色块状晶体。本发明可获得一种具有优异的光催化产氢活性的多活性位点的锗钨酸基晶体材料。

本发明开发多活性位点锗钨酸基晶体材料，有效解决传统多酸易溶于水、光催化需贵金属助催化剂的弊端。引入过渡金属实现原子轨道混合杂化，上调多金属氧酸盐 LUMO 能级，提升催化活性。采用水热合成工艺，精准控制原料配比，调节 pH 至 2.4，室温搅拌后 160℃恒温 72h，制得淡黄色块状晶体。材料构筑多重催化活性位点，光催化产氢性能优异，为多酸基光催化材料的分子设计提供创新思路。

该材料主要用于光催化分解水产氢，依靠太阳能制备绿氢，契合人工光合成研究方向。还可拓展至光电催化、小分子活化等能源转化领域，也可尝试有机污染物光降解等环境治理场景。晶体结构清晰，可作为模型催化剂开展催化机理与构效关系基础研究。材料无需贵金属，适配小型太阳能制氢装置研发，适合实验室机理验证与新材料性能筛选，随着可再生能源技术发展，有望在清洁能源转化领域获得更多探索与应用机会。

申请人： 哈尔滨理工大学 发明人： 庞海军 , 赵欣欣 , 孙玮泽 , 杨桂欣团队主要研究领域为多活性位点锗钨酸基晶体材料的构筑、制备及其光催化产氢性能与作用机制研究。PI 主持多项国家级、省级科研项目，同时承担教学改革相关课题。以第一或通讯作者发表多篇高水平 SCI 论文，参与编撰学术专著，拥有多项授权国家发明专利。团队聚焦多酸基晶体材料结构调控，探索催化活性位点优化策略，致力于开发高效稳定的光催化材料，为氢能绿色制备提供新材料思路与理论支撑。

该材料摒弃贵金属助催化剂，降低催化剂制备成本，摆脱贵金属资源短缺、价格昂贵的制约。改善传统多酸易溶缺陷，提升材料结构稳定性，减少催化剂流失损耗。丰富多金属氧酸盐催化材料体系，为光催化制氢新材料研发提供技术支撑。若持续优化性能，可助力太阳能制氢技术发展，减少化石能源使用，降低碳排放。成果兼具科研创新价值，未来一旦技术落地，将带来潜在经济效益，助力绿色低碳能源体系建设。

该项目技术思路方向很好，未来市场空间大，有利于当前政策要求，转化成熟度很高，值得支持推广。建议强化相应产品开发，加大产业链开发力度。技术转让，所需资金需双方协商，此项技术想尽快落地，希望具备此项技术研发的技术方，能够尽快承接次项目。