中国科大在光催化全解水研究中取得进展

摘要: 　　该学习组提出通过设计构建单活性位点结构来分离光生电子和空穴对，并作为助催化剂实现高效的全解水性能 (见下图)。利用氮化碳纳米空间限域效应合成原子级分散的结构位点，同步辐射X射线吸收谱学以及高角环形暗场 ...

　　该学习组提出通过设计构建单活性位点结构来分离光生电子和空穴对，并作为助催化剂实现高效的全解水性能 (见下图)。利用氮化碳纳米空间限域效应合成原子级分散的结构位点，同步辐射X射线吸收谱学以及高角环形暗场像明确形成了单位点Co1-P4构型，从而获得了单位点钴基负载磷掺氮化碳复合型光催化剂。该复合结构在电子能带结构中形成特殊中间态，不仅极大地提高了材料的可见光吸收，而且有效抑制光生电子-空穴对复合，成功将光生载流子寿命显著提高约20倍。他们所设计的光催化剂实现了在模拟太阳光照、不加牺牲剂和贵金属的条件下全解水产氢速率达410.3 μmol h-1 g-1，其中500 nm波长处量子效率达到2.2%。这种单活性位点复合型光催化剂将为进一步提升现有光催化剂的水分解性能提供新的设计思路和方法，同时也为从原子尺度探究催化活性中心和反应机理提供新的有效途径。
　　该学习得到了国家重点研发计划、国家自然科学基金和中科院合肥大科学中心基金等项目的资助。