光分解純水制氫研究獲進展

近日，華東理工大學材料科學與工程學院清潔能源材料與器件團隊在光分解純水制氫材料晶面結構設計與創制方面取得新進展，以晶態氧化物SrTiO3為模型材料，在固相合成體系中可控制備出大比例暴露優勢晶面的高質量單晶催化劑。相關成果在線發表于《美國化學會志》。 

各向異性SrTiO₃單晶分解純水制取氫氣和氧氣 圖片來源于《美國化學會志》 

在前期研究基礎上，團隊發展了一種固相合成晶面調控策略，通過固態前驅體再結晶過程，可控制備暴露高活性{111}晶面的SrTiO₃單晶光催化劑。預合成的低結晶度SrTiO₃前驅體為固態再結晶的結構轉變過程提供了良好的動力學環境；微量Al³⁺摻雜離子作為表面形貌調節劑，可以精確調控晶體的表面取向為可控百分比的{111}晶面。光激發電子-空穴對在{100}和{111}面之間實現了高效的各向異性分離，光解水制氫活性隨著{111}晶面暴露比例的增加而提高。由于優異的結晶度、低缺陷密度和各向異性表面等結構優勢，具有36.6%{111}晶面的SrTiO₃單晶光催化劑以2:1的化學計量比實現了高效的光催化分解純水。