中科院宽光谱响应光催化分解水制氢研究获进展

中科院宽光谱响应光催化分解水制氢研究获进展

中国科学院大连化学物理研究所催化基础国家重点实验室及洁净能源国家实验室与日本东京大学的研究人员合作，在可见光驱动光催化Z机制完全分解水制氢研究中取得进展。研究结果表明，经一步氮化合成的MgTa2O6-xNy/TaON异质结材料（最长可吸收波长达570nm）可有效促进光生电荷分离，基于此异质结材料构筑的宽光谱响应Z机制完全分解水制氢体系在420nm波长的表观量子效率达到6.8%，是目前报道的最高值。

研究人员通过对系列层状或隧道状宽禁带半导体材料进行掺氮处理，实现了有效的宽光谱吸收和利用，并从实验上证实了该类新型半导体材料用作光催化分解水材料的可行性。但该类半导体材料仍存在光生载流子分离效率低的问题。针对这一问题，研究人员设计和发展了一种新的氮化合成策略，成功构筑了基于掺氮化合物与氮氧化物的MgTa2O6-xNy/TaON异质结结构，可大幅提升光生电荷的分离效率和光催化Z机制完全分解水制氢性能。该项研究不仅为异质结构筑提供了新方法，而且打通了从新型材料研发到完全分解水制氢的链条，为进一步发展高效可见光完全分解水制氢过程奠定了基础。 (W.KY)