在顆粒光催化水分解領(lǐng)域，一個普遍存在的問題和挑戰(zhàn)，盡管眾多光催化劑在有機犧牲試劑中展現(xiàn)出卓越的析氫反應(yīng)（HER）活性，但是在使用電子構(gòu)筑Z型水分解系統(tǒng)中，其性能卻顯著下降。這種現(xiàn)象背后的根本原因尚不明確，長期以來一直是光催化水分解領(lǐng)域的難題。這項研究揭示了基于電子構(gòu)筑異質(zhì)結(jié)的HER活性降低的主要原因是穿梭離子在助催化劑表面的強烈吸附，這抑制了初始的質(zhì)子還原，導(dǎo)致氧化態(tài)的穿梭離子發(fā)生嚴重的逆向反應(yīng)。
有鑒于此，中國科學(xué)院大連化物所李燦院士、李仁貴研究員等為解決這一問題，以典型的可見光響應(yīng)光催化劑BaTaO?N和SrTiO?:Rh為例，開發(fā)了一種策略，通過用CrOx物種對金屬助催化劑（如Pt、Ru）進行選擇性表面修飾，以阻止穿梭離子在光催化劑表面的吸附。
本文要點：
（1）
研究結(jié)果表明，在多種穿梭離子存在的情況，BaTaO2N和SrTiO3:Rh的光催化HER活性可提高一到兩個數(shù)量級。引入的CrOx顯著削弱了金屬助催化劑與穿梭離子之間的相互作用，促進HER反應(yīng)的質(zhì)子吸附，同時抑制穿梭離子之間的逆向反應(yīng)。
（2）
由于HER活性的提高，Z型水分解的光催化性能得到顯著增強，為在多相光催化中構(gòu)建高效的Z型系統(tǒng)提供了一種可行的策略。
參考文獻
Ming Shi, Xuan Wu, Yue Zhao, Rengui Li*, and Can Li*, Unlocking the Key to Photocatalytic Hydrogen Production Using Electronic Mediators for Z-Scheme Water Splitting, J. Am. Chem. Soc. 2025
DOI: 10.1021/jacs.4c15540
https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.4c15540
