新突破！我國科研團隊成功製備出新型光解水催化材料

光解水制氫迎來新突破。記者從中國科學院金屬研究所獲悉，我國科研人員利用稀土元素鈧對光催化分解水的催化材料進行改造，成功製備出新型光解水催化材料——金紅石相二氧化鈦。

在模擬太陽光下，其產氫效率比已報道的二氧化鈦高出15倍，創造了該材料體系的新紀錄。 如果將該材料製作成100平方米的光催化板，一天光照時間產生的氫氣，可以驅動一輛氫能汽車行駛68公里。相關研究成果8日發表在《美國化學學會雜誌》上。

作為一種光解水催化材料，二氧化鈦“身上”佈滿數以億計的“能量接收站”。每個接收站由鈦原子和氧原子精密排布構成，當光子撞擊接收站時，就會激發出攜帶能量的電子—空穴對。

在這項研究中，科研人員在二氧化鈦裏混入5%的稀土元素——鈧，製備出了由兩種晶面組成的金紅石相二氧化鈦。“這兩個晶面就像精心設計的‘電荷高速公路’：一個晶面專門收集電子，另一個則負責接收空穴。”論文通訊作者、中國科學院金屬研究所研究員劉崗説，與已報道的二氧化鈦材料相比，金紅石相二氧化鈦的光生電荷分離效率提升了200餘倍。

科技日報記者 陸成寬