光催化分解水反应在太阳能转化中具有巨大应用前景，多种多样的催化剂得以开发，并用于分解水反应中，比如TiO₂，RuO₂/Ge₃N₄，PtSSe，C-C₃N₄。理论上全分解水存在一些问题：载流子的分离和传输过程中的动力学过程有较大缺陷。分解水的效率由于空穴迁移率较低被严重抑制了。目前研究者发现Ni(OH)₂能够和C₃N₄之间形成比较好的界面作用，并作为空穴储存组分。并且Ni(OH)₂能够原位氧化为NiOOH，实现降低费米能级，产生Helmholtz电势层，从而加速光催化反应速率。

江苏大学许晖、江苏科技大学宋艳华等通过将Ni(OH)₂作为助催化剂负载到二维结构的氮化碳上，实现了提升光催化分解水效率的作用。由于这种复合结构材料的异质结作用，光生电荷/空穴分离性能得以提升，因此实现了不使用Pt催化剂和牺牲剂的情况持续进行光催化分解水。这种Ni(OH)₂/CN催化剂实现了921.4 μmol/(h·g)的分解水产氢速率，同时外量子效率达到5.21 %（400 nm）。

本文要点：

(1）材料制备方法。在550 ℃煅烧三聚氰胺生成CN块体材料，随后分散并二次煅烧得到2D-CN。由于加热氧化作用，块体CN得以剥离生成纳米片材料。将生成的2D-CN材料分散于水中，并加入Ni(NO₃)₂·6H₂O、柠檬酸三钠、六亚甲基四胺并搅拌均匀，随后在90 ℃加热10 h，得到最终产物。控制加入的Ni(NO₃)₂·6H₂O量，得到不同负载量的Ni(OH)₂/2D-CN（0.15Ni(OH)₂/2D-CN; 0.25Ni(OH)₂/2D-CN; 0.5Ni(OH)₂/2D-CN）。

(2）在可见光（λ > 400 nm）照射作用，Ni(OH)₂/CN在5 h内生成了46.07 μmol H₂，这是未修饰Ni(OH)₂的CN的135.5倍。0.25Ni(OH)₂/2D-CN样品的光催化性能最高，荧光强度有最大程度降低，光生载流子的寿命增加。通过光催化反应前后对催化剂的XPS进行表征，发现材料的稳定性较高。

参考文献

Quanguo Hao; Yanhua Song*; Zhao Mo; Jiujun Deng; Jianjian Yi; Wiam El-Alami; Hui Xu*; Huaming Li

Accelerating the Hole Mobility of Graphitic Carbon Nitride for Photocatalytic Hydrogen Evolution via 2D/2D Heterojunction Structural Advantages and Ni(OH)₂ Characteristic

Solar RRL, 2020, 

DOI：10.1002/solr.201900538

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/solr.201900538