中科院寬光譜響應光催化分解水制氫研究獲進展

中科院寬光譜響應光催化分解水制氫研究獲進展

中國科學院大連化學物理研究所催化基礎國家重點實驗室及潔凈能源國家實驗室與日本東京大學的研究人員合作，在可見光驅動光催化Z機制完全分解水制氫研究中取得進展。研究結果表明，經一步氮化合成的MgTa2O6-xNy/TaON異質結材料（最長可吸收波長達570nm）可有效促進光生電荷分離，基于此異質結材料構筑的寬光譜響應Z機制完全分解水制氫體系在420nm波長的表觀量子效率達到6.8%，是目前報道的最高值。

研究人員通過對系列層狀或隧道狀寬禁帶半導體材料進行摻氮處理，實現了有效的寬光譜吸收和利用，并從實驗上證實了該類新型半導體材料用作光催化分解水材料的可行性。但該類半導體材料仍存在光生載流子分離效率低的問題。針對這一問題，研究人員設計和發展了一種新的氮化合成策略，成功構筑了基于摻氮化合物與氮氧化物的MgTa2O6-xNy/TaON異質結結構，可大幅提升光生電荷的分離效率和光催化Z機制完全分解水制氫性能。該項研究不僅為異質結構筑提供了新方法，而且打通了從新型材料研發到完全分解水制氫的鏈條，為進一步發展高效可見光完全分解水制氫過程奠定了基礎。 (W.KY)