(相關(guān)資料圖)

日前，中國科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所李燦院士、范峰滔研究員首次“拍攝”到光催化劑光生電荷轉(zhuǎn)移演化的全時空圖像，為進(jìn)一步研究利用人工合成光催化劑進(jìn)行太陽能分解水制氫等難題打下基礎(chǔ)，相關(guān)研究成果于北京時間12日晚在國際學(xué)術(shù)期刊《自然》上發(fā)表。

如果能夠利用光直接將水解離，那么地球上的水資源都可以得到充分的利用，人類將擁有無窮無盡的能源，有望解決目前面臨的能源安全、環(huán)境保護(hù)以及經(jīng)濟(jì)和生態(tài)可持續(xù)發(fā)展。

科學(xué)家們在研究中，發(fā)現(xiàn)有一個問題很難解決——水的高效分解。

大連化物所團(tuán)隊開始尋找光催化的“突破口”。作為決定光催化效率的關(guān)鍵——光生電荷在光催化劑中的轉(zhuǎn)移和運(yùn)輸，以及從內(nèi)部到表面反應(yīng)位點的轉(zhuǎn)移引起了他們的注意。團(tuán)隊早期在國際上率先發(fā)展高空間分辨表面光電壓成像新方法，實現(xiàn)了光催化納米粒子的電荷分布成像研究。在該研究中，研究團(tuán)隊進(jìn)一步利用在時間和空間分辨能力上可以銜接的“接力相機(jī)”，跨越多個時空間尺度拍攝到光生電荷分離演化的動態(tài)全時空圖像。

△單個光催化粒子從fs到s光生電荷分離過程的全時空域原位動態(tài)“影像”拍攝（圖片來源：大連化物所）

全時空圖像不但明確了電荷分離機(jī)制與光催化分解水效率之間的本質(zhì)關(guān)聯(lián)，也將極大促進(jìn)對能源轉(zhuǎn)換過程中復(fù)雜機(jī)制的認(rèn)識，為設(shè)計性能更優(yōu)的光催化劑提供了明確的思路和研究方法。未來，這項成果也有望促進(jìn)太陽能光催化分解水制取太陽燃料在實際生活中的應(yīng)用，為我們的生產(chǎn)和生活提供清潔、綠色的能源。

（總臺央視記者 劉璐璐）