過渡金屬硫族化合物硫化鈷通過溫和的溶劑熱路線，原位生長得到三維多層結(jié)構(gòu)的硫化鈷材料，并首次作為高效的雙功能光催化劑驅(qū)動染料敏化體系下的水裂解產(chǎn)生氧氣和氫氣。硫化鈷催化劑得到最優(yōu)的H2產(chǎn)率為1196 μmol?h-1?g-1，O2收率為63.5%。瞬態(tài)光譜實(shí)驗(yàn)證明了快速電子轉(zhuǎn)移發(fā)生于光敏劑和催化劑之間。這一高效、地殼豐產(chǎn)、廉價的水裂解催化劑可用于模擬人工光合作用，把太陽能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能。
蘭州大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院的丁勇教授（點(diǎn)擊查看介紹）課題組研究了高效的催化劑硫化鈷，通過人工光合作用催化水分解產(chǎn)生氫氣和氧氣，利用各種光譜技術(shù)來探索其在可見光照射下染料敏化體系的光催化機(jī)理。
光催化動態(tài)變化過程中，發(fā)生在光敏劑和催化劑之間的快速電子轉(zhuǎn)移得到激光閃光光解實(shí)驗(yàn)的證實(shí)。在水氧化半反應(yīng)過程種，光敏劑[Ru(bpy)3]2+受到可見光激發(fā)，瞬態(tài)吸收光譜檢測到的[Ru(bpy)3]3+濃度降低表明催化劑硫化鈷發(fā)生氧化形成高價態(tài)物種，從而氧化水分子生成氧氣。同時在析氫的半反應(yīng)中，光激發(fā)產(chǎn)生的瞬態(tài)吸收峰歸因于光敏劑EY（3EY*）激發(fā)態(tài)的吸收；當(dāng)加入催化劑硫化鈷后，作者檢測到陽離子自由基EY+?出現(xiàn)，伴隨著3EY*衰變壽命變短，由此證明了一個電子從光敏劑3EY*快速地轉(zhuǎn)移到催化劑硫化鈷上。研究通過光譜實(shí)驗(yàn)證明了該催化劑可以加速電子有效地轉(zhuǎn)移，為探索開發(fā)新型高效、廉價豐產(chǎn)的催化劑應(yīng)用于人工光合仿生裂解水提供了新的方向與借鑒。該論文已發(fā)表在Advanced Functional Materials 上，文章的第一作者是蘭州大學(xué)的研究生鄭敏。
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