光催化水分解技术，为建立清洁和可持续的能源基础设施带来了巨大的希望。然而，这项技术很大程度上依靠可实现高效太阳能转换的光催化材料的研究。传统的稳定性半导体通常具有很大的带隙，因此不适合太阳光子吸收。而用于改善其光吸收的策略（例如掺杂），效果也无法令人满意。

近日，同济大学徐晓翔教授以三元金属氧化物ZnTiO₃为研究模型，通过制备中空纳米球（ZnTiO_3−xN_y），并分别在内侧和外侧选择性沉积Pt和RhO_x共催化剂（Pt@ZnTiO_3−xN_y@RhO_x），从而实现了高效的光催化全水分解。

文章要点

1）纳米球的超薄外壳（≈10 nm）有助于氮掺杂，并使得光载流子轻松进入表面。选择性助催化剂沉积不仅缓解了产物的逆反应，而且产生了强电位梯度，有利于电荷分离和向表面的迁移。

2）所得的光催化体系在模拟日光照射下具有良好的光催化全水分解水活性，具有化学计量比H₂/O₂的光催化活性。

研究工作为开发高效的太阳能制氢光催化系统开辟了新途径。

参考文献

Shunhang Wei, et al, Selective Cocatalyst Deposition on ZnTiO_3−xN_y Hollow Nanospheres with Efficient Charge Separation for Solar-Driven Overall Water Splitting, Small 2021

DOI: 10.1002/smll.202100084

https://doi.org/10.1002/smll.202100084