通过光能的应用分解水从中获取H2中难以应用，这是由于催化剂的效率较低导致，目前的半导体光催化剂系统中的光转化效率普遍低于10 %，这是因为光催化系统较为复杂，并且光催化剂需要对多种性质进行优化和协同（过程包括：吸光、电荷/空穴分离、电荷/空穴传输到催化剂/水界面上、分解水）。同时一些副反应会抑制总体的转换活性和效率。
目前Kazunari Domen教授和信州大学、山口大学、东京大学、日本国立先进产业科学技术研究所等发现了一种光催化系统，催化剂实现了接近完美的催化反应活性。萨尔茨堡大学Simone Pokrant对最近日本东京大学Domen教授在SrTiO3光催化剂的工作进行总结和评述，并以新闻稿形式发表在最近的Nature上。
目前的半导体光催化剂系统中的光转化效率普遍低于10 %，这是因为光催化系统较为复杂，并且光催化剂需要对多种性质进行优化和协同（过程包括：吸光、电荷/空穴分离、电荷/空穴传输到催化剂/水界面上、分解水）。同时一些副反应会抑制总体的转换活性和效率。
光催化剂的表征中关键因素是内量子效率（internal quantum efficiency, IQE），理想条件是量子效率在催化反应中达到100 %。实验中通常测试得到的数据是外量子效率（external quantum efficiency, EQE）：反应得到的氢气和反应器接收到的光子之间的比值。
东京大学Domen教授对SrTiO3这种光催化剂进行研究，这种材料是1977年首次发现并应用于光催化分解水，虽然SrTiO3是一种只能够用紫外光进行催化的材料，但是其研究较深入，通过对其研究能够对量子效率等损失问题进行研究。
作者对材料中量子效率的损失过程进行研究，特别通过提高催化剂的晶化抑制电荷空穴复合过程、对催化剂进行Al掺杂从而降低材料中的缺陷浓度，特别是Ti3+。此外，作者通过晶面设计工程在合适的晶面上修饰Rh/Cr2O3共催化剂，提高生成H2的催化反应效率，在高晶面负载CoOOH上改善催化生成O2的效率。并且通过在Rh催化剂上负载CrOx壳对氧还原等副反应进行抑制。通过熔盐法处理掺杂Al的SrTiO3提高晶化程度，改善载流子传输。以上的多种方法设计实现了利用350~360 nm的紫外光外量子效率达到96 %。
参考文献
1. Simone Pokrant*
An almost perfectly efficient light-activated catalyst for producing hydrogen from water，Nature 2020, 581, 386-388
DOI：10.1038/d41586-020-01455-w
https://www.nature.com/articles/d41586-020-01455-w
2. Tsuyoshi Takata, Junzhe Jiang, Yoshihisa Sakata, Mamiko Nakabayashi, Naoya Shibata, Vikas Nandal, Kazuhiko Seki, Takashi Hisatomi & Kazunari Domen*
Photocatalytic water splitting with a quantum efficiency of almost unity， Nature 2020, 581, 411-414
DOI：10.1038/s41586-020-2278-9
https://www.nature.com/articles/s41586-020-2278-9
