合肥研究院基于金屬／半導體設計取得光解水制氫新進展

　　目前全球面臨能源危機和環境污染的嚴峻挑戰，發展高效、清潔的可再生能源技術已成為各國政府的重要目標，利用太陽能來光催化分解水制氫有望成為解決能源危機的有效途徑之一。近日，中國科學院合肥物質科學研究院應用技術研究所研究員田興友領導的課題組與中國科學技術大學教授高琛課題組合作，在金屬/半導體光催化納米材料結構設計合成研究領域取得新進展，獲得了性能顯著改善的光解水制氫催化劑。該成果以Au–Pt alloy nanoparticles site-selectively deposited on CaIn2S4 nanosteps as efficient photocatalysts for hydrogen production 為題發表在《材料化學雜志A》（J Mater Chem A）上（2016，4，12630-12637）。

　　該工作的創新點在于，研究人員在前期工作基礎上（J Phys Chem C, 2014, 118, 27690-27697），充分發揮CaIn2S4表面具有納米臺階結構的特點，通過光照還原法將Au-Pt納米合金擇位沉積于CaIn2S4表面的納米臺階上。這種擇位沉積使得光生電子自發地從半導體向金屬遷移并聚集在CaIn2S4納米臺階凸處的AuPt合金上，而光生空穴則聚集于CaIn2S4納米臺階的凹處，在空間上實現光催化氧化反應位和還原反應位的分離；同時，Au-Pt合金中電負性的差異也會導致電子的進一步遷移，從而有效降低光催化反應過程中光生載流子的復合幾率。此外，Au的表面等離共振效率可以拓寬復合光催化劑對太陽光譜的吸收。因此，AuPt/CaIn2S4復合光催化劑在可見光下表現出良好的光解水制氫性能。這項研究有助于加深人們對復合結構材料中光生載流子行為的認識，也對金屬/半導體復合光催化劑的合理設計具有重要的指導意義。

　　 該工作得到了國家自然科學基金、安徽省自然科學基金、合肥研究院院長基金等項目的資助。