太陽能驅(qū)動(dòng)的光催化水分解為生產(chǎn)綠色氫氣提供了一條可持續(xù)的途徑，但其實(shí)際應(yīng)用面臨諸多挑戰(zhàn)，包括光催化劑效率低下、OER反應(yīng)動(dòng)力學(xué)緩慢、嚴(yán)重的逆向反應(yīng)，以及需要分離產(chǎn)生的氫氣和氧氣。
有鑒于此，東京大學(xué)Kazunari Domen教授、名古屋大學(xué)Qian Wang教授、山東大學(xué)Peng Wang等報(bào)道設(shè)計(jì)和開發(fā)了一種光催化系統(tǒng)，該系統(tǒng)由兩個(gè)獨(dú)立的反應(yīng)部分組成：一個(gè)是HER反應(yīng)池，包含鹵化物鈣鈦礦光催化劑（負(fù)載MoSe2的CH(NH2)2PbBr3-xIx）；另一個(gè)是OER反應(yīng)池，包含NiFe LDH修飾的BiVO4光催化劑。
本文要點(diǎn)：
（1）
這些組件通過I3-/I-氧化還原電對(duì)連接，以促進(jìn)電子轉(zhuǎn)移，實(shí)現(xiàn)了高效的全水分解，太陽能到氫氣的轉(zhuǎn)換效率達(dá)到2.47±0.03 %。此外，一個(gè)面積為692.5 cm2的戶外放大裝置在自然陽光下進(jìn)行為期一周的測(cè)試時(shí)，平均太陽能到氫氣的轉(zhuǎn)換效率達(dá)到1.21 %。
（2）
這項(xiàng)研究和設(shè)計(jì)策略解決了傳統(tǒng)光催化系統(tǒng)的主要限制，包括H2和O2在相同的反應(yīng)池中產(chǎn)生，以及H2和O2重新結(jié)合的嚴(yán)重逆向反應(yīng)。這項(xiàng)工作為光催化系統(tǒng)設(shè)計(jì)引入了一種可替代的新型理念，提高了光催化反應(yīng)體系的效率和實(shí)用性。
參考文獻(xiàn)
Fu, H., Wu, Y., Guo, Y. et al. A scalable solar-driven photocatalytic system for separated H2 and O2 production from water. Nat Commun 16, 990 (2025).
DOI: 10.1038/s41467-025-56314-x
https://www.nature.com/articles/s41467-025-56314-x
