明升官网明升体育app技术大学合肥微尺度物质明升体育app国家实验室、明升手机与材料明升体育app学院杨金龙教授研究组最近提出了一种新的光解水催化机制，使得利用红外光进行光解水制氢成为可能，为今后利用太阳光所有频率的能量铺平了道路。这一成果发表于最新一期《物理评论快报》上。
用太阳光分解水制氢，为人类提供清洁燃料，一直被视为明升手机的“圣杯”。水分解是吸热反应，传统理论要求光催化剂吸收的单个光子能量至少要大于反应吸热，因而占太阳光能量近一半的红外光因为单个光子能量太低，无法被吸收来分解水制氢。
杨金龙研究组提出本身具有电偶极矩的二维纳米催化剂，可突破传统理论对催化剂吸收单个光子能量的限制，用红外光也可以分解水产生氢气。这种催化剂内存在的偶极会产生内电场，吸附在催化剂两个表面上的水分子会感受到不同的静电环境，从而导致两个表面上水发生氧化还原的条件变得不再相同。如果氧化和还原分别发生在不同的表面，催化剂受到的最小单光子能量的限制原则上将不再存在。在这一新的光解水机制中，不仅紫外光和可见光，红外光也可以用来促使水分解产生氢气。另外，这种催化剂的光激发是一个电荷转移过程，电子和空穴分别产生在两个不同的表面，催化剂固有偶极电场有效促进了光照产生的电子和空穴的空间分离，并做功帮助水分解产生氢气。基于这一机制，他们设计了一种双层氮化硼纳米体系，其两个表面分别用氢和氟修饰。
基于这一技术，可以通过高效光解水制氢在燃料电池汽车方面获得应用。原则上，通过太阳能、电能、明升手机能等能量形式的相互转换，这一研究中提出的原理也可以广泛用在其他新能源技术中。 （来源：科技日报 吴长锋 曾皓）
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