颗粒催化剂光催化整体水分解（POWS）反应被认为是一种理想的捕获太阳能并以氢的形式存储的方法，然而现有的POWS系统由于光生载流子的缓慢分离和快速复合而受到阻碍，因此其性能并不令人满意。

基于此，牛津大学Shik Chi Edman Tsang，浙江大学吴琛报道了一种由局部磁场效应促进的Au负载的Fe₃O₄/N-TiO₂超顺磁光催化剂的极大改进的POWS系统。

文章要点

1）在180 mT的弱磁场作用下，产生了较强的局域磁通，在270 ℃的温度下，在437 nm处的量子效率为88.7%，不需要任何牺牲剂。

2）研究人员通过时间分辨光谱技术和第一性原理计算系统、定量地研究了磁场效应的机制，认为这种增强是由于洛伦兹力和自旋极化效应引起的激子寿命大大延长所致。

3）通过利用局部磁场对这两个特征进行可控操控，在AM 1.5G模拟太阳照射下，微粒POWS系统获得了前所未有的11.9±0.5%的太阳能到氢的转换效率和1.16±0.05%的总能效，超过了美国能源部为POWS系统的实际应用设定的10%的STH目标。

参考文献

Yiyang Li, et al, Local Magnetic Spin Mismatch Promoting Photocatalytic Overall Water Splitting with Exceptional Solar-to-Hydrogen Efficiency, Energy Environ. Sci., 2022

DOI: 10.1039/D1EE02222A

https://doi.org/10.1039/D1EE02222A