近日，中國科學院大連化學物理研究所催化基礎國家重點實驗室、潔凈能源國家實驗室（籌）李燦團隊(慕林超、李仁貴、李燦等)在太陽能光催化的光生電荷分離研究中取得進展，相關結果發(fā)表在國際能源和環(huán)境科學期刊Energy & Environmental Science上。

　　光生電荷分離是太陽能光催化研究的關鍵科學問題之一。大連化物所李燦團隊長期致力于太陽能光催化轉化中的光生電荷分離的科學問題研究，相繼在國際上提出“異相結”和“晶面間電荷分離”促進光生電荷分離的策略（Nature Commun., 2013，4, 1432；Energy Environ. Sci., 2014, 7,1369；Eur. Chem. J, 2015, 21, 14337；J. Catal., 2016, 337, 36；ACS Catal., 2016, 6, 2182）。前期研究發(fā)現(xiàn)在低對稱性半導體基光催化劑的晶面間存在電荷分離效應，然而對于高對稱性的半導體晶體（如立方晶系晶體），還沒有發(fā)現(xiàn)晶面間光生電荷分離的現(xiàn)象。

　　該團隊以立方相的SrTiO3作為模型，可控合成了單一晶面的六面體SrTiO3和暴露不等同晶面的十八面體SrTiO3。研究發(fā)現(xiàn)對于六面體單晶（暴露六個等同晶面），無法實現(xiàn)晶面間光生電荷的分離，而將形貌調(diào)變至十八面體時，光生電子和空穴則分別有效地分離至不同晶面上，實現(xiàn)了光生電荷的空間分離。將氧化和還原助催化劑選擇性地生長在不同晶面上，不僅實現(xiàn)光生電荷在不同晶面間的分離，而且使氧化和還原反應位在空間上隔離，促進光催化分解水制氫活性可提升5倍以上。該工作發(fā)展了晶面間光生電荷分離理論，從原理上為實現(xiàn)高效光催化分解水提供了新的策略。

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大連化物所高對稱性光催化劑晶面間電荷分離研究取得進展