光催化制氢技术是解决能源危机和环境问题的一项有前景的技术。然而，在没有牺牲剂和辅助催化剂的情况下，光催化水分解法大规模制氢仍然具有挑战性。

厦门大学黄小青教授、苏州大学Xing Fan和广东工业大学徐勇教授等利用Ru/In单原子在TiO₂上的双掺杂(Ru-In SA/TiO₂)有效调节纯水光催化分解过程中光生载流子的分离。

本文要点：

（1）

Ru-In SA/TiO₂的氢气演化速率达到174.1 mol h⁻¹，比Ru单原子修饰TiO₂、In单原子修饰TiO₂和原始TiO₂的氢气演化速率分别提高了6倍、18倍和53倍。更重要的是，Ru-In SA/TiO₂在没有牺牲剂的情况下，光催化水分解的性能优于大多数报道的光催化剂。

（2）

详细的研究表明，Ru/In双单原子的修饰导致Ti³⁺的显著增加和氧空位的富集，从而加速电荷分离。特别是飞秒瞬态吸收光谱分析表明，Ru单原子的掺杂促进了TiO₂光生电子向Ru的转移，而In单原子的掺杂则促进了TiO₂价带光生空穴向In单原子的转移，这是一种有效的电子-空穴分离。本工作不仅提供了一种不需要牺牲剂的纯水分解制氢的高效光催化剂，而且促进了催化剂设计和改性的基础研究。

参考文献:

Peng, H., Yang, T., Lin, H., Xu, Y., Wang, Z., Zhang, Q., Liu, S., Geng, H., Gu, L., Wang, C., Fan, X., Chen, W., Huang, X., Ru/In Dual-Single Atoms Modulated Charge Separation for Significantly Accelerated Photocatalytic H2 Evolution in Pure Water. Adv. Energy Mater. 2022, 2201688.

DOI: 10.1002/aenm.202201688

https://doi.org/10.1002/aenm.202201688