華東理工大學(xué)材料學(xué)院楊化桂課題組在太陽(yáng)能光解水領(lǐng)域取得重要進(jìn)展，成功制備出一種新型太陽(yáng)能光解水催化材料。相關(guān)研究成果日前發(fā)表于《德國(guó)應(yīng)用化學(xué)》雜志。

光解水技術(shù)可以將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)換存儲(chǔ)為化學(xué)能，被視為解決全球性能源與環(huán)境問(wèn)題的理想方式之一。光解水材料的吸光范圍是太陽(yáng)能轉(zhuǎn)換效率的重要影響因素，然而目前已報(bào)道的單一半導(dǎo)體光解水材料的吸光范圍在600納米左右。進(jìn)一步拓寬光解水材料的吸光范圍是該研究領(lǐng)域的一大挑戰(zhàn)。

在這項(xiàng)研究工作中，研究人員基于金屬性光解水材料依靠帶內(nèi)躍遷來(lái)產(chǎn)生電子空穴對(duì)這一特點(diǎn)，利用鎢酸銨和鹽酸溶液合成反應(yīng)中間體鎢酸，通過(guò)在氨氣環(huán)境下通過(guò)固相燒結(jié)的方法可控制備出一種分解純水響應(yīng)波長(zhǎng)達(dá)765納米的金屬性光催化材料氮化鎢。并通過(guò)導(dǎo)電率和電化學(xué)阻抗等測(cè)試，證明了合成的氮化鎢具有金屬性。同時(shí)，通過(guò)密度泛函理論驗(yàn)證了氮化鎢材料的金屬性，并計(jì)算出該材料分解水過(guò)程為放熱反應(yīng)，從熱動(dòng)力學(xué)角度印證了其易于完成光解水過(guò)程。

該項(xiàng)工作的研究人員表示，這種材料不僅首次實(shí)現(xiàn)了金屬性光催化材料全分解水，而且是目前分解純水響應(yīng)波長(zhǎng)最長(zhǎng)的單一光解水材料。這一研究成果為拓寬光解水材料吸光范圍提供了重要思路，或使今后全頻譜利用太陽(yáng)能進(jìn)行光解水制氫成為可能。

據(jù)悉，《物理化學(xué)學(xué)報(bào)》對(duì)這項(xiàng)工作做了亮點(diǎn)評(píng)述。該研究工作的第一作者為博士生王雨蕾，指導(dǎo)教師為楊化桂教授;理論計(jì)算部分由化學(xué)與分子工程學(xué)院龔學(xué)慶教授和博士生聶婷完成。該工作得到了國(guó)家自然科學(xué)基金、中國(guó)博士后科學(xué)基金、中央高?；究蒲袠I(yè)務(wù)費(fèi)專項(xiàng)資金等項(xiàng)目資助。