近日，中科院大連化學(xué)物理研究所催化基礎(chǔ)國家重點實驗室及潔凈能源國家實驗室李燦院士領(lǐng)導(dǎo)的研究團(tuán)隊在“太陽能光催化分解水制氫”研究方面取得重要進(jìn)展。在以Ga2O3為基礎(chǔ)的半導(dǎo)體催化劑研究中，發(fā)現(xiàn)當(dāng)其表面形成 晶相與 晶相的相結(jié)時，可以大幅提高光催化分解水的活性。進(jìn)一步的時間分辨光譜研究確認(rèn)了表面異相結(jié)可以有效地促進(jìn)光生電子與空穴的分離，揭示了提高光催化活性的本質(zhì)。相關(guān)結(jié)果近期發(fā)表在《德國應(yīng)用化學(xué)》雜志上（Angew. Chem. Int. Ed., DOI: 10.1002/anie.201207554），并被選為當(dāng)期的Hot Paper和Back Cover。美國化學(xué)與工程新聞（Chemical & Eingeering News）雜志以“A Twist On Water Splitting”為題對該工作進(jìn)行了大篇幅報道(http://cen.acs.org/articles/90/i50/Twist-Water-Splitting.html)。同時，Wiley-MaterialsViews 對這一工作也進(jìn)行了介紹。(http://www.materialsviewschina.com/2012/11/surface-heterogeneous-knot-can-significantly-improve-the-the-semiconductor-photocatalytic-decomposition-of-water-activity/)
表面異相結(jié)促進(jìn)光催化分解水制氫研究取得重要進(jìn)展
研究工作被選為當(dāng)期雜志的back cover
光催化分解水制氫是利用太陽能制備燃料的最挑戰(zhàn)反應(yīng)之一， 其中光激發(fā)產(chǎn)生的電子和空穴的有效分離和遷移是提高光催化效率的關(guān)鍵。大多數(shù)催化劑雖然具備了分解水的可能性，但由于光生電子-空穴對的分離效率很低，光催化分解水反應(yīng)的活性很低。
2008年，李燦研究團(tuán)隊通過對TiO2的研究，初步發(fā)現(xiàn)結(jié)合在一起的銳鈦礦與金紅石可以催進(jìn)光催化反應(yīng)這一現(xiàn)象（Angew. Chem. Int. Ed., 120: 1766-1769 2008），并在國際上率先提出了“異相結(jié)”的概念，經(jīng)過最近四年的持續(xù)研究，又在以Ga2O3為基礎(chǔ)的半導(dǎo)體光催化劑上發(fā)現(xiàn)表面異相結(jié)可以促進(jìn)光催化分解水反應(yīng)，并深入研究了其提高光催化活性的本質(zhì)。
長期以來，在太陽能電池領(lǐng)域中，人們利用p-n結(jié)策略分離光生電子-空穴以實現(xiàn)太陽能光伏發(fā)電。在納米半導(dǎo)體為基礎(chǔ)的太陽能光催化分解水中，不同于p-n結(jié)的異相結(jié)可以提高半導(dǎo)體光催化劑中光生電子與空穴的分離效率，從而使異相結(jié)成為發(fā)展高效光催化劑的一個新策略，這一發(fā)現(xiàn)具有重要的科學(xué)意義和應(yīng)用前景。
該研究工作得到了國家自然科學(xué)基金重大項目、中國科學(xué)院太陽能行動計劃和科技部973項目的資助。
