近日，湖北工业大学材料与化学工程学院科研团队在国际顶级期刊《ACS Nano》（自然指数期刊，一区Top期刊，影响因子15.8）上发表题为“Molten Salt Modulation of Potassium-nitrogen-carbon for Breaking Kinetics Bottleneck of Photocatalytic Overall Water Splitting and Environmental Impact Reduction”的研究论文。材料与化学工程学院青年教师王景博士为第一作者，材料与化学工程学院黄征青教授和聂龙辉教授分别为共同作者和共同通讯作者。
随着碳中和成为全球共识，迫切需要发展替代能源以减轻对化石燃料的依赖。绿色制氢技术引起了世界各国的研究兴趣。在各种绿色制氢技术中，光催化全水分解因其仅利用半导体和水就能将太阳能转化为可再生氢能而受到广泛关注。
本文设计了一种熔盐策略来合成掺钾聚三嗪酰亚胺（KPTI）光催化剂，实现了高效全水分解。钾-碳-氮构型的形成不仅降低了KPTI的激子结合能，提高了光生电子与空穴的分离效率，而且通过形成界面K•H2O团簇促进了水的解离，为析氢反应提供足够的质子。此外，KPTI通过降低*OOH的形成能垒，促进O2析出和抑制惰性C=O键形成，进而增强了氧化位点的稳定性。
生命周期评价结果表明KPTI光催化剂只需在阳光照射下运行22.0天就可以实现光催化全生命周期的碳中和，并且随着中国绿色电力比重的提高，到2034年可实现零碳生产KPTI光催化剂。
该项工作可为闭环人工绿色氢循环的发展提供重要参考，研究工作得到国家自然科学基金（编号：51572074）和绿色轻工材料湖北省重点实验室开放基金（编号：202007A05）的资助。
原文：Molten Salt Modulation of Potassium-nitrogen-carbon for Breaking Kinetics Bottleneck of Photocatalytic Overall Water Splitting and Environmental Impact Reduction.ACS Nano,2024.（DOI: 10.1021/acsnano.4c08309）
原文链接：https://doi.org/10.1021/acsnano.4c08309
《ACS Nano》创刊于2007年，最新影响因子为15.8，中科院一区Top期刊。《ACS Nano》主要发表化学、生物学、材料科学、物理学和工程学交叉领域的纳米科学和纳米技术的综合研究论文。
