“信州大学通过膦酸盐基团提供反应物 提升光催化制氢效率”

据爱因斯坦汽车报道，太阳能制氢的水解研究集中在半导体内部的物理过程，包括光吸收、电荷分离、表面化学过程等，这些过程非常多、复杂，依赖于新材料的开发。 但是，这种处理方案的内部过程还没有被充分理解。

(图像来源: phys )

信州大学( shinshu university )的研究人员最近对可见光响应型光催化剂——掺杂镧和铑的钛酸锶( la，rh:sto )，使用硅烷偶联剂使催化剂表面负载膦酸酯基，从而 膦酸盐官能团作为质子供给的介质，可以促进反应物的供给，提高制氢活性。

光催化分解水反应中，以无缓冲电解液或磷酸盐缓冲溶液为反应溶液，迄今为止有这样的研究例子。 但是，前者主要是光催化材料和溶液中的离子之间的静电相互作用，后者侧重于磷酸阴离子作为质子介质的作用，都相当于整体设计了电解质。

本研究提出的概念既不是开发材料本身也不是制造电解质，而是设计电解质光催化界面。 这是一个通过固定在光催化粉末表面的官能团来控制溶液中的物理化学现象，特别是催化剂表面附近区域的新概念。 固定在粉末光催化剂表面的膦酸盐官能团作为介质可以比较有效地向活性中心提供质子，有助于提高制氢活性。

研究员yosuke kageshima发现，大量使用磷酸缓冲液作为反应溶液时，la、rh:sto的制氢活性大幅降低。 虽然大多关注磷酸阴离子作为质子介质的功能，但无论使用什么材料，固定固液界面附近的官能团的适用范围都很广，很有效。

接下来的研究将探讨通过增加固定在表面的膦酸盐官能团的浓度来进一步提高活性。 可以认为，为了具体定量判断膦酸盐官能团的扩散过程，并将其用于整个水解反应，需要进行开发。 该校助手kageshima教授希望通过太阳能制氢的实际应用，建立独立的人工光合成装置，将太阳能转化为便于储存和运输的化学能，促进低碳社会的实现。