光催化水裂解法作为一种很有前途的可再生能源储存手段，产生了分子氢和氧，引起了越来越多的关注。最佳的水裂解光催化剂应具有较高的太阳能转换效率和较强的光催化氧化还原催化析氢反应(HER)和析氧反应(OER)的能力。然而，很少有光催化剂能满足这两种相互矛盾的要求。在此，山东大学Mingwen Zhao等人从第一原理证明，二维氮化碳(C3N5)多层膜可以作为有希望实现这一目标的候选材料。在多层膜中更为明显的本征电场改变了光催化剂的能带排列，使得HER和OER完全由光生载流子驱动。厚度相关的电子带隙(2.95~2.16eV)随着高载流子迁移率的增加，拓宽了光吸附的能量范围，促进了载流子的分离和转移，从而提高了太阳能转换效率。他们的计算结果不仅为低成本、丰富的土壤和环境友好的光催化剂提供了一种有前途的策略，也为在不使用牺牲试剂的情况下设计高效的整体水裂解光催化剂提供了一种很有前途的策略。

Siyun Qi, Mingwen Zhao*, et al. Metal-free highly-efficient photocatalysts for overall water splitting: C3N5 multilayers.

https://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2019/nr/c9nr08416a#!divAbstract

DOI:10.1039/C9NR08416A