中科院大化所光电催化分化水制氢获得新进展

记者从中科院大连化学物理研讨所得悉，中科院院士、中科院大化所李灿团队在光电催化分化水制氢方面获得新进展。团队受天然光合效果Z机制启示，完成高效光电催化全分化水进程，该进程的分化水制氢功率到达4.3%，是现在文献报导的最高功率。

据悉，该研讨经过运用具有匹配能级的多前言调控的仿生战略，为高效人工光合系统的合理规划和拼装供给了新的思路和有用的办法。相关研讨日前宣布在《美国化学会志》上。

天然光合效果有两个光系统，即光系统Ⅱ和Ⅰ。天然光系统Ⅱ使用光能将水分子裂解，开释电子和质子供光合效果光反应，而光系统Ⅰ则使用太阳能组成富能物质供光合效果暗反应。因为两个系统在能量坐标下表达出来像“Z”字形，故称为Z机制。天然光合效果Z机制是光能转化为化学能的重要途径，可完成光生电荷高效别离和能量高效搬运。

此前，李灿团队经过模仿天然光系统Ⅱ中要害组分的重要功用，构筑了高效的光电催化水氧化系统，发现部分氧化的石墨烯可作为捕光资料与水氧化催化剂之间的电荷传输前言，其功用类似于天然光系统Ⅱ中酪氨酸的效果。

据介绍，研讨团队根据天然光合效果的原理，选用多前言调控战略，成功完成由天然光合效果Z机制启示的高效光电催化全分化水进程。团队经过将无机氧化物基光阳极，有机聚合物基光阴极与多个电荷传输前言相耦合，拼装了高效的无偏压全分化水光电化学池。研讨发现，该系统中有机聚合物具有离散能级特性，使有机光阴极和无机光阳极的光谱吸收具有较好的互补性，极大地提高了太阳能的使用率。

此外，该系统在捕光资料和电子受体/供体之间构建了包括多个电荷传输前言的仿生电荷传输链。在电化学电位梯度的驱动下，光生电子经过这些电荷传输前言有用搬运，提高了电荷传输速率并降低了电荷复合速率，然后完成了高效的电荷别离和传输。