近日，中國科學技術大學熊宇杰教授課題組提出了一種新型的光催化制氫機制，將配位化學的理念引入有機納米材料中，產品在廣譜光照下展現(xiàn)出大幅度提高的光催化制氫性能。

光催化分解水制氫技術是一種可以直接將太陽輻射能轉化為氫能的途徑，是極具發(fā)展?jié)摿Φ男履茉醇夹g。光催化制氫技術是基于半導體帶間躍遷的一種作用機制，其實際應用目前主要受限于催化劑成本和能量轉換性能。廣譜光催化分解水制氫是近年來業(yè)界一直期望解決的難題。

熊宇杰課題組先前基于貴金屬納米結構的等離激元效應，通過形成貴金屬和半導體的異質結構，將等離激元效應中的熱電子注入、共振傳能和電磁場增強等作用機制引入到半導體的帶間躍遷過程中，在廣譜光解水制氫方面取得了一系列成果。盡管這種技術途徑在光催化性能方面取得了顯著提高，然而其貴金屬用量較大，無法降低催化劑的材料成本。因此，研究人員基于低成本的有機半導體材料，將配位化學與光催化技術相結合，提出了一種新的廣譜光催化作用機制。

課題組借鑒了均相配位化合物中金屬中心與配體分子之間的電荷轉移躍遷過程。該金屬-配體電荷轉移躍遷可以在低于帶間躍遷的能量范圍內吸光，從而與帶間躍遷形成了互補型的廣譜吸光。

研究人員將有機半導體二維納米材料作為大分子配體，利用其中的氮原子位點，引入不到千分之一含量的鉑離子或者更為廉價的銅離子，形成了金屬-有機半導體的納米配位結構。該極少量的納米配位單元誘導產生的電荷轉移躍遷過程，使得催化劑產品可以在廣譜太陽光范圍內進行光催化制氫。

該技術途徑的發(fā)展將推動有機半導體材料在光解水制氫方面的應用，也為廣譜光催化材料的設計開辟了一條新的思路。