由于快速的光生載流子復(fù)合以及光腐蝕問題，CdS在進(jìn)行光催化產(chǎn)氫過程中需要加入電子犧牲劑，例如甲醇、乳酸、三乙醇胺等。這些電子犧牲劑一方面可以消耗光生空穴，解決CdS的光腐蝕問題；另一方面可以抑制光生電子和空穴的復(fù)合，增加光生電子的壽命。但是加入犧牲劑的光催化產(chǎn)氫反應(yīng)并不是*的“太陽能–化學(xué)能轉(zhuǎn)換反應(yīng)”，氫氣的產(chǎn)生是以消耗電子犧牲劑的化學(xué)能為代價，因此只能稱為“半太陽能–化學(xué)能轉(zhuǎn)換反應(yīng)”。
近日，中科院理化所光化學(xué)轉(zhuǎn)換與合成研究中心金屬有機(jī)光化學(xué)研究組在可見光催化分解純水研究方面取得新進(jìn)展。該團(tuán)隊(duì)先在合成路線上對傳統(tǒng)的水熱法合成CdS進(jìn)行改進(jìn)，通過添加適量的還原劑水合肼對六方CdS進(jìn)行輕度還原，獲得了富含硫空位缺陷的CdS；之后對其進(jìn)行磷間隙摻雜，制備強(qiáng)n型半導(dǎo)體，促使費(fèi)米能級位置與硫空位能級靠近，此時硫空位能級將顯現(xiàn)出電子捕獲陷阱的能力，像一座蓄水池一樣對光生電子進(jìn)行臨時存儲，從而延長光生電子壽命，長壽命的光生電子具有足夠的動力學(xué)能力遷移到CdS表面，進(jìn)一步發(fā)生質(zhì)子還原反應(yīng)。
相關(guān)研究結(jié)果近期發(fā)表在Advanced Materials上，文章的作者是中科院理化所石睿博士。
相關(guān)研究工作得到中國科學(xué)院戰(zhàn)略性先導(dǎo)科技專項(xiàng)(B類)、科技部國家重點(diǎn)基礎(chǔ)研究計(jì)劃、國家自然科學(xué)基金委面上項(xiàng)目的大力支持。
編輯點(diǎn)評：光解水制氫技術(shù)始自1972年，由日本東京大學(xué)Fujishima A和Honda K兩位教授報(bào)告發(fā)現(xiàn)TiO2單晶電極光催化分解水從而產(chǎn)生氫氣這一現(xiàn)象，從而揭示了利用太陽能直接分解水制氫的可能性，開辟了利用太陽能光解水制氫的研究道路。如今我國利用光催化分解水的技術(shù)也逐漸跟上了世界發(fā)達(dá)國家的步伐，有望為我國氫能源的發(fā)展提供技術(shù)支持。
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