東京工業大學（Tokyo Institute of Technology）的科學家們開發了一種由金屬氧化物納米片和吸（xī）光分子（zǐ）構建的混合材料，用於在陽光（guāng）下分解水分子以獲得氫（qīng）氣（qì）（H2）。由於H2可以作為無碳燃料使用，該研（yán）究為清潔能源的生成提供了相（xiàng）關的啟示。

隨著化石燃料的枯竭及其燃燒帶來的環境問題，開發清潔能源發電技術成為全球關注（zhù）的話題。在所提出的各種清潔（jié）能源發電（diàn）方法中，光催化水分解（jiě）法顯示出很大的前景。這種方法利用太陽能使水（shuǐ）分子分解，得到氫氣（H2）。然後，H2可以作為一種無碳燃料或作（zuò）為生產許多重要化學品的（de）原料。

現在，東京工業大（dà）學Kazuhiko Maeda領導的研究小組開發出了一種由納米級金屬氧化（huà）物片和釕染料分子（zǐ）組成的新型光催化劑，其工作機理（lǐ）與染料敏化（huà）太陽（yáng）能電池類似。光催化水分解成H2和O2的金屬氧化物具有較寬的帶隙，而染料敏化氧化物可以利用太（tài）陽光中的可見（jiàn）光。新型光催化劑能夠（gòu）從水中生（shēng）成H2，周轉頻率為（wéi）每（měi）小時（shí）1960次，外部量子產率為2.4%。

這些結果是染料敏化光催化劑在可見光下的最高記錄，使Maeda團隊離人工光合作用的目標更近了（le）一步。

這種新材料發表在《Journal of the American Chemical Society》上，是（shì）由高表麵積的铌酸鈣納（nà）米片（HCa2Nb3O10）與作為H2進化（huà）位點的鉑（bó）（Pt）納（nà）米團簇交錯構成的（de）。然而，鉑改性（xìng）納米片（piàn）並不（bú）能單獨發揮作用，因為它們不能有效地吸收太陽光。因此，將可見光吸收的釕染料分子與納米片相結合，實現了太陽驅動的H2析出。

該材料之（zhī）所以高效，是因為采用了納米片，可以通過化學剝落（luò）片狀HCa2Nb3O10獲得。納（nà）米片的高表麵（miàn）積和結構靈活性最大限度地提高了染料負（fù）載（zǎi）量和H2析出位點的密度，從而提高了（le）H2析出（chū）效率。同時，為了優（yōu）化性能，Maed團隊還用非晶（jīng）氧化鋁對納米（mǐ）片進行了改（gǎi）性，這對提高電子傳輸效率起到了重要作用。"史無前例的是，納米片的氧化（huà）鋁改性在反應（yīng）過程中促進了染料再生，而不妨礙電子（zǐ）從激發態染料注入納米片，這是染料敏化H2析出的主要步（bù）驟，"Maeda說。"一直以來，人們認為在可見光下使用染料敏化光催（cuī）化劑高效（xiào）地通過整體水分解實（shí）現H2析出非常困（kùn）難，我們的研究結果清（qīng）楚地表明，利用精心（xīn）設計的分（fèn）子-納米材料混合（hé）體，這確實是可能（néng）的。"

後續還（hái）將進行更多研究（jiū），進一步優化混合型光催化（huà）劑的設計，以提高其效率和長期耐久性。

論文標（biāo）題為《An Artificial Z-Scheme Constructed from Dye-Sensitized Metal Oxide Nanosheets for Visible Light-Driven Overall Water Splitting》。