中科院大連化物所催化基礎國家重點實驗室及潔凈能源國家實驗室(籌)太陽能研究部李燦院士團隊首次揭示了強堿條件下半導體與分子產氫催化劑之間兩電子轉移機理,相關研究成果8月31日以通訊形式發表在《美國化學會志》上。
科研人員通過對copy/cds體系的電子轉移熱力學和動力學分析,結合電子自旋共振和紫外—可見吸收對鈷絡合物中間物種表征發現:當ph=13.5時,如果電子由cds到co(iii)py轉移經由兩步的單電子轉移過程,即co(iii)py—co(ii)py—co(i)py,第二個光生電子從cds轉移到co(ii)py,生成催化質子還原產氫不可避免的中間物種co(i)py熱力學驅動力不足,無法解釋在強堿條件下觀察到的產氫實驗結果;而單步的兩電子轉移路徑,即co(iii)py—co(i)py,使co(i)py的生成成為可能,并最終實現催化質子還原制氫。
該發現不僅揭示了半導體與分子催化劑之間可能的多電子轉移過程,而且為基于多電子轉移機理構建高效光催化體系提供了新的研究思路。