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高效全分解水制氫示意圖。中國科學院大連化學物理研究所供圖

本報訊（見習記者孫丹寧）中國科學院大連化學物理研究所研究員章福祥團隊在寬光譜捕光催化劑全分解水制氫研究中取得新進展。他們發現金屬載體強相互作用可顯著促進Ir/BiVO4光催化劑體系的界面電荷分離和水氧化性能，進而建立了高效的“Z”機制全分解水制氫體系，其室溫下制氫表觀量子效率達到16.9%。近日，相關成果發表于《焦耳》。

利用懸浮粉末光催化劑全分解水制氫，雖然被認為是最廉價、最易規模化應用的太陽能光化學轉化途徑之一，但其制氫效率一直受光生電荷分離效率低的制約。

在該研究中，團隊通過高溫氫還原處理獲得具有SMSI作用的Ir/BiVO4光催化劑，發現金屬載體強相互作用可顯著促進其界面電荷分離。此外，團隊通過原位光誘導實現負載Ir物種在BiVO4晶面定向轉化成Ir和IrO2雙助催化劑，進一步提高其表面催化和電荷分離能力，使得BiVO4產氧性能提升75倍以上。在此基礎上，團隊通過耦合TaON基產氫光催化劑，建立了“Z”機制可見光催化全分解水制氫新體系。

該研究不僅將金屬載體強相互作用的應用從傳統的熱催化領域拓展至光催化領域，而且為促進光生電荷分離提供了新思路，有望為構筑高效光催化新體系奠定科學基礎。

相關論文信息：

https://doi.org/10.1016/j.joule.2023.12.005