南开发现可见光分解水催化材料设计规律

科技日报(通讯员马超、通讯员冯国武)几天前，南开大学的周振教授和他的团队发现了可见光分解水的催化材料的设计规律。同时，可见光分解水的催化材料的研究和开发取得了突破性进展。该研究对于利用太阳能分解水资源以提高生产效率、应对能源危机和环境污染具有重要的应用前景。

水的光解是指水在阳光下分解成氢和氧，这是利用太阳能的有效方法。其中，光催化水分解催化剂起着至关重要的作用。现有的水分解催化剂通常在紫外区具有活性，紫外光仅占太阳光总能量的4%，并且太阳光的大部分能量位于可见光区。因此，开发可见光分水催化剂可以大大提高太阳能的利用效率。

二维层状材料是水光解催化剂的理想材料。周振带领团队通过理论计算研究了各种层状钙钛矿材料，发现了能有效吸收可见光和分解水的催化剂的设计规则。利用这一规律，研究设计了Ca5V4O15二维材料，这是一种潜在的可见光活性光解水催化剂。相关结果发表在《纳米能源》杂志上。此外，在这一规则的指导下，该小组还发现层状金属磷硫化合物和金属磷硒化合物也有望用作可见光分解水的催化剂。该小组筛选出在可见光区有强吸收峰的三氧化二锰。此外，研究结果表明MnPSe3能在酸性和中性环境中分解水生成氢和氧。上述结果表明了设计用于可见光分解水的二维催化材料的努力方向。相关研究成果发表在《尖端科学》上，三次进入月度原创论文下载榜前十名。