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構的硫化鈷材料，并首次作為高效的雙功能光催化劑驅動染料敏化體系下的水裂解產生氧氣和氫氣。硫化鈷催化劑得到最優的H2產率為1196 μmol?h-1?g-1，O2收率為63.5%。瞬態光譜實驗證明了快速電子轉移發生于光敏劑和催化劑之間。這一高效、地殼豐產、廉價的水裂解催化劑可用于模擬人工光合作用，把太陽能轉化為化學能。
蘭州大學化學化工學院的丁勇教授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生氫氣和氧氣，利用各種光譜技術來探索其在可見光照射下染料敏化體系的光催化機理。
圖1. 光催化水裂解產生氧氣和氫氣循環示意圖
光催化動態變化過程中，發生在光敏劑和催化劑之間的快速電子轉移得到激光閃光光解實驗的證實。在水氧化半反應過程種，光敏劑[Ru(bpy)3]2+受到可見光激發，瞬態吸收光譜檢測到的[Ru(bpy)3]3+濃度降低表明催化劑硫化鈷發生氧化形成高價態物種，從而氧化水分子生成氧氣。同時在析氫的半反應中，光激發產生的瞬態吸收峰歸因于光敏劑EY（3EY*）激發態的吸收；當加入催化劑硫化鈷后，作者檢測到陽離子自由基EY+?出現，伴隨著3EY*衰變壽命變短，由此證明了一個電子從光敏劑3EY*快速地轉移到催化劑硫化鈷上。研究通過光譜實驗證明了該催化劑可以加速電子有效地轉移，為探索開發新型高效、廉價豐產的催化劑應用于人工光合仿生裂解水提供了新的方向與借鑒。該論文已發表在Advanced Functional Materials 上，文章的第一作者是蘭州大學的研究生鄭敏。
圖2. 析氫半反應的激光閃光光解實驗
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