时间：2016年05月25日 信息来源：华中师范大学 点击：次 【 加入收藏 】【 字体：大 中 小 】

　　华大在线讯（通讯员 华轩）近日，我校长江学者特聘教授、国家杰出青年基金获得者化学学院张礼知教授研究团队在卤氧化铋光催化剂电荷流动控制方面取得重要进展，相关研究成果发表在国际权威学术期刊《自然·通讯》（Nat. Commun. 2016, 7, 11480.）上，详见。该论文第一作者为化学学院张礼知教授和物理学院余颖教授共同指导的博士研究生李杰，第二作者为化学物理交叉班2012级本科生占光明。华中师范大学是该论文的唯一作者单位。

　　半导体材料可以利用太阳能驱动光催化分解水产氢，为洁净的氢能取代化石燃料提供了一种可能。然而，半导体光催化产氢的低效率制约其实际应用。如何提高光催化产氢效率是半导体光催化领域面临的关键科学问题。研究发现：半导体光催化产氢效率低下主要归因于半导体光催化剂的光生电荷（电子和空穴）流动缺乏有效控制，导致光生电荷在半导体内随意流动而发生大规模复合。因此，精确控制光生电荷流动是提高半导体光催化产氢效率的有效途径。


　　近年来张礼知教授研究团队在卤氧化铋光催化剂领域成绩卓著，先后在Journal of the American Chemical Society (JACS)、Advanced Functional Materials (AFM)等影响因子大于10 的顶级学术期刊发表多篇论文（JACS 2012, 134, 4473；JACS 2013, 135, 15750；JACS 2015, 137, 6393；AFM 2015, 25, 2189）。为了精确控制卤氧化铋光催化剂的光生电荷流动，张礼知教授研究团队利用单层Bi12O17Cl2的[Bi12O17]端面存在氧空位这一特性，将单层金属相MoS2通过形成Bi-S化学键的方式选择性地组装在单层Bi12O17Cl2的[Bi12O17] 端面上，构筑出独特[Cl2]-[Bi12O17]-[MoS2] 二维双面神双层异质结。在所组装的二维双层异质结中，单层Bi12O17Cl2的内电场首先驱动光生电荷分离，其中光生电子和空穴分别流向[Bi12O17] 端面和[Cl2] 端面。接下来，[Bi12O17] 端面的电子随后沿着界面Bi-S键转移到单层MoS2上驱动水分解产氢反应，而滞留在[Cl2] 端面的空穴则通过氧化有机牺牲剂被消耗掉。通过上述设计，该研究团队实现了原子水平上光生电荷流动的精确控制，进而构建出一个高效的光催化产氢体系，其在420纳米可见光处的量子效率高达36%。

　　以上研究得到了国家杰出青年科学基金、国家973计划、国家自然科学基金以及华中师范大学优秀博士学位论文培育计划等项目的资助。