芘-吡啶受体光催化剂

无铂高效产氢

一种原子级精确的芘供体-受体分子，通过偶极导向J-聚集形成有序堆积，利用内建电场驱动光催化产氢、产氧和产过氧化氢。

Yi-Fan, Dai · Yihao, Zhou · Zhengtao, Bao · Changlin, Yu · Jinhua, Li · Fang, Yang · Zheng-Hui, Xie · 刘世勇

Applied Catalysis B: Environmental 2027

参数信息

产氢速率

95.23 mmol g⁻¹ h⁻¹

产氧速率

5.36 mmol g⁻¹ h⁻¹

H₂O₂产率

416.67 μmol g⁻¹ h⁻¹

激子结合能

72.89 meV

电荷分离时间

5.92 ps

电荷分离态寿命

186.41 ps

π堆积距离

0.33 nm

技术优势

实现无铂产氢

有序J-聚集体增强了内建电场，促进电荷分离和迁移，使得反应无需外加铂助催化剂即可高效进行。

激子分离更快

内建电场将激子结合能降低到72.89 meV，电荷分离时间缩短至5.92 ps，使光生载流子更快用于反应。

多反应可驱动

同一光催化剂在可见光下可同时驱动产氢、产氧和产过氧化氢反应，无需多催化剂体系。

应用场景

• 光催化分解水：无需贵金属即可同时产氢、产氧，简化器件结构。
• 光催化产氢：无Pt共催化剂即可获得高活性，避免贵金属成本和回收问题。
• 人工光合作用：内建电场模拟自然光合作用的电荷分离机制，提高能量转化效率。
• 太阳能燃料：可见光驱动生成H₂、O₂和H₂O₂，将太阳能直接转化为化学燃料。