來源：人民網(wǎng)
發(fā)布時間：2022-10-13
人民網(wǎng)北京10月13日電 （記者趙竹青）太陽能光催化反應(yīng)可以使水分解產(chǎn)生氫氣，以及還原二氧化碳產(chǎn)生“太陽燃料”。太陽光這種神奇的“魔法”是如何實現(xiàn)的，一直是科學(xué)領(lǐng)域的難題。近日，從中國科學(xué)院傳來好消息：中國科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所（以下簡稱“大連化物所”）李燦院士、范峰滔研究員等帶領(lǐng)的科研團(tuán)隊成功揭開這一謎團(tuán)，“拍攝”到光生電荷轉(zhuǎn)移演化全時空影像。相關(guān)研究成果于10月12日在國際學(xué)術(shù)期刊《自然》上發(fā)表。
光催化分解水的核心科學(xué)挑戰(zhàn)在于如何實現(xiàn)高效的光生電荷的分離和傳輸。“光催化過程中，光生電子和空穴需要從微納米顆粒內(nèi)部分離，并轉(zhuǎn)移到催化劑的表面，從而啟動化學(xué)反應(yīng)?！狈斗逄辖榻B，由于這一過程跨越從飛秒到秒、從原子到微米的復(fù)雜時空尺度，揭開這一過程的微觀機制極具挑戰(zhàn)性。
“長期以來，我們的團(tuán)隊前赴后繼一直在致力于解決這一問題，在這個工作中，集成多種先進(jìn)技術(shù)和理論，我們在時空全域追蹤了光生電荷在納米顆粒中分離和轉(zhuǎn)移演化的全過程?！崩顮N說。
李燦介紹，通過集成結(jié)合多種先進(jìn)的表征技術(shù)和理論模擬，包括時間分辨光發(fā)射電子顯微鏡（飛秒到納秒）、瞬態(tài)表面光電壓光譜（納秒到微秒）和表面光電壓顯微鏡（微秒到秒）等，像接力賽一樣，第一次在一個光催化劑顆粒中跟蹤電子和空穴到達(dá)表面反應(yīng)中心的整個機制。
時空追蹤電荷轉(zhuǎn)移的能力將極大促進(jìn)對能源轉(zhuǎn)換過程中復(fù)雜機制的認(rèn)識，為理性設(shè)計性能更優(yōu)的光催化劑提供了新的思路和研究方法?！拔磥?，這個成果有望促進(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，讓夢想逐漸變?yōu)楝F(xiàn)實，為我們的生產(chǎn)和生活提供清潔、綠色的能源。”李燦說。
單個光催化粒子從飛秒到秒光生電荷分離過程的全時空域原位動態(tài)“影像”拍攝。受訪者供圖
以下是該媒體報道地址：http://finance.people.com.cn/n1/2022/1013/c1004-32544497.html
