可再生能源：一体化光驱水分解

太阳能水分解是产生清洁和可储存能量的有前景的手段。现在已经显示基于半导体纳米颗粒的新型催化剂促进“人工光合作用”所需的所有反应。

鉴于全球气候变化，迫切需要开发从可再生能源获取和储存电力的有效方法。在这种情况下，光催化将水分解成氢燃料和氧气提供了特别有吸引力的方法。然而，模拟生物光合作用的该过程的有效实施在技术上非常具有挑战性，因为它涉及可以相互干扰的过程的组合。

现在，由Jacek Stolarczyk博士和Jochen Feldmann教授领导的LMU物理学家与FrankWürthner教授领导的维尔茨堡大学化学家合作，成功地在一体化催化的帮助下证明了水的完全分裂。系统第一次。他们的新研究发表在Nature Energy杂志上。

用于水分子的光催化分裂的技术方法使用合成组分来模拟在自然光合作用期间发生的复杂过程。在这样的系统中，吸收光量子(光子)的半导体纳米粒子原则上可以用作光催化剂。光子的吸收产生带负电的粒子(电子)和被称为“空穴”的带正电的物质，两者必须在空间上分开，以便水分子可被电子还原成氢并被空穴氧化形成氧气。“如果只想从水中产生氢气，通常会通过添加牺牲性化学试剂快速去除孔洞，”Stolarczyk说。“但要实现完全的水分解，

具有空间分离的反应位点的纳米棒

“我们通过使用由半导体材料硫化镉制成的纳米棒解决了这个问题，并在空间上分离了在这些纳米晶体上发生氧化和还原反应的区域，”Stolarczyk解释道。研究人员用微小的铂颗粒装饰了纳米棒的尖端，这些铂颗粒充当了光吸收激发的电子的受体。正如LMU组先前所示，这种配置提供了一种有效的光催化剂，用于将水还原为氢气。另一方面，氧化反应发生在纳米棒的侧面。为此，LMU的研究人员在Würthner团队开发的钌基氧化催化剂的侧面附近。该化合物具有将其锚定在纳米棒上的官能团。“