即可将网页分享至朋友圈
近日，基础与前沿研究院李严波教授团队在《Angewandte Chemie International Edition》（德国应用化学）上发表了题为“Criteria for Efficient Photocatalytic Water Splitting Revealed by Studying Carrier Dynamics in a Model Al-doped SrTiO3 Photocatalyst”的研究论文。这项研究探究了SrTiO3:Al实现高效量子效率的内在机制，为了解高效光催化剂中的载流子动力学提供了新的视角，同时为高效光催化剂的设计提供了指导原则。
基础院2023级博士研究生李荣华为论文第一作者。基础院李严波教授和东京大学/信州大学Kazunari Domen教授为共同通讯作者。电子科技大学基础与前沿研究院为论文第一作者单位。
太阳能驱动颗粒半导体光催化剂全分解水是一种理想的、可持续的制氢技术。实现高量子效率是光催化剂实现高太阳能-氢气转换效率的先决条件之一。近来，东京大学/信州大学Kazunari Domen教授团队在Al掺杂钛酸锶（SrTiO3:Al）光催化剂上实现了接近100%的量子效率（Nature, 2020, 58, 411-414），证明了无电荷损失的全解水的可行性。
该研究选择SrTiO3:Al这一高效光催化剂作为研究对象，利用光致发光光谱技术分析这一模型光催化剂的发光机制和载流子动力学，来探究其实现高量子效率的内在原因，并由此总结了高效光催化的设计原则。一是通过缺陷钝化等策略抑制电荷复合中心的产生，减少由于复合造成的电荷损失。二是构筑高效的电荷提取机制，使光生载流子可以高效转移到活性位点参与反应。满足以上两个原则，光催化剂可以在短的载流子寿命内实现高的量子效率。因此，在光催化剂的设计和改性研究中，不一定需要追求超长的载流子寿命。只要建立起有效的电荷分离及提取机制，亚纳秒的载流子寿命就足以实现高的量子效率。这项研究为高效光催化剂的设计提供了指导原则，对光催化剂的改性研究具有重要意义。
该项工作得到了国家自然科学基金（22279013）、日本新能源产业的技术综合开发机构（NEDO）人工光合成化学过程技术研究组合项目（ARPChem）支持。
论文链接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.202313537
作者简介：
李严波，基础与前沿研究院教授，国家青年人才。2005和2007年分获上海交通大学物理学学士和硕士学位。2010年获东京大学产业机械工学博士学位，其间获“日本文部省奖学金”、中国“国家优秀自费留学生奖学金”、东京大学工学部“研究科长赏”等。2010-2014年获日本学术振兴机构（JSPS）资助，在东京大学从事博士后研究工作。2014-2016年于美国劳伦斯-伯克利国家实验室人工光合成联合研究中心（JCAP）从事博士后研究工作。2016年回国加入电子科技大学，开展光电催化水分解相关研究工作。近年来，以第一/通讯作者在Nature Catalysis、Nature Communications（5）、Angewandte Chemie International Edition（3）、Advanced Materials、Energy & Environmental Science、Nano Letters（2）等期刊上发表论文；主持国家海外青年人才引进项目、国家自然科学基金面上项目（2）、四川省科技厅面上项目等；担任SCI期刊Nanoscale Research Letters及电子科技学刊（JEST）副主编。
李荣华，基础与前沿研究院2023级博士研究生。2023年获得电子科技大学材料科学与工程硕士学位。主要研究内容为光催化/光电催化水分解材料的光致发光性质研究。以第一/共一身份在Angewandte Chemie International Edition、Journal of Materials Chemistry A、ACS Applied Energy Materials期刊上发表论文3篇。
编辑：助理编辑 / 审核：李果 / 发布：陈伟
