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光電極的實際應用面臨著不少挑戰，比如光生電荷分離態的形成與轉移。傳統的無機光電極概念能夠應用于有機聚合物電極。

有鑒于此，浙江大學單冰研究員等報道發展高性能的有機導電網絡材料用于還原NO₃^-合成NH₃。

本文要點

（1）

這種工作中發展的有機聚合物網絡材料能夠有機供電子作用的光導材料與接受電子的催化劑形成界面，在光照射作用下界面產生載流子，并增強光電催化的電荷分離。

（2）

在光電催化NO₃^-制備NH₃的反應中實現了13 %外量子效率。與BiVO₄光陽極串聯構筑體系，能夠進行NO₃^-還原為NH₃和H₂O氧化為O₂。法拉第效率達到95-98 %，能夠維持光電流和產物產率。

通過靜態/時間分辨光譜研究光導電網絡，發現光電極能夠高效率的進行載流子的形成與輸運，從而為高效率的光電催化提供可行。

參考文獻

Feiyang Hong, Xinhao Su, Yanjie Fang, Xinjia He, and Bing Shan*, Manipulating Photoconduction in Supramolecular Networks for Solar-Driven Nitrate Conversion to Ammonia and Oxygen, J. Am. Chem. Soc. 2024

DOI: 10.1021/jacs.4c09052

https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.4c09052

單冰研究員2015年畢業于美國杜蘭大學化學系，導師為Russell H. Schmehl教授，獲博士學位；2015-2020年在美國北卡羅來納大學教堂山分校和美國能源前沿研究中心 (Energy Frontier Research Center) 先后進行博士后和實習研究員的工作，導師為Thomas J. Meyer教授。2020年入選國家青年千人計劃并加入浙江大學化學系開展獨立研究工作，擔任研究員、博士生導師。研究領域為光電催化CO2還原、水分解和固氮，研究工作發表于Nature Energy，PNAS，J. Am. Chem. Soc.，Energy Environ. Sci.，J. Phys. Chem. Lett.等期刊。自2020年以來，單冰研究員在浙江大學化學系建立分子光電催化實驗室，搭建包括分子-材料合成與表征、太陽能電池器件制備、光電催化反應監測和效率評估設備平臺。

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