创新三层结构！光催化制氢实现绿氢产量8倍飞跃

近日，海外媒体报道瑞典林雪平大学的研究团队取得了一项突破性进展，他们研发的三层新材料组合，能够显著提升光催化制氢的效率，使绿氢的产量提升高达 800%，这一成果或将为能源转型带来新的契机。

目前绿氢的生产，主要利用可再生电力作为能源生产，是真正的清洁能源，但是制氢电耗限制难以突破。而光催化制氢直接利用阳光从水中制氢，被视为更具前景的发展方向，全球从事这方面研究的机构和院校越来越多。

林雪平大学的研究人员的工作就是在寻找各有效率的材料。过去已有报道，他们已发现立方碳化硅（3C-SiC）具备促进水分解成氢气和氧气的有益特性，能够有效捕获阳光，并将光能转化为用于光化学水分解反应制氢的能量。

最次研究中，研究团队进一步创新，开发出一种由三层材料组成的新型复合材料，分别为一层立方碳化硅、一层氧化钴以及一层有助于分解水的催化剂材料。

这种新材料的结构十分复杂，研究人员在研究过程中着重剖析每一层的功能及其对材料整体性能的改善作用。

经实验验证，该新材料在分解水制氢方面的性能远超纯立方碳化硅，效率提升了八倍之多。

其原理在于，当阳光照射到新材料上时，会产生电荷，而这三层材料的巧妙组合，能够更好地分离电荷，有效避免正负电荷再次合并中和，从而大大提高了水的分解效率，让更多的水能够转化为氢气。

据介绍，林雪平大学副教授孙建武（音译）领导的这项研究，将为实现绿氢平价开辟了又一重要路径。

研究团队的长期目标是实现仅依靠太阳能驱动光化学反应来生产 “绿色” 氢气。目前，大多数正在开发的相关材料效率在 1% 到 3% 之间，而该绿色氢气技术的商业化目标是将效率提升至 10%。

一旦实现完全利用太阳能驱动反应，相比目前的制氢技术，“绿色” 氢气的生产成本将大幅降低。研究团队推测，大约需要五到十年的时间，有望开发出达到这一效率目标的材料。

这项研究得到了瑞典国际研究与高等教育合作基金会 (STINT)、Olle Engkvists Stiftelse、ÅForsk基金会、Carl Tryggers Stiftelse以及瑞典政府林雪平大学先进功能材料 (AFM) 战略研究领域的资助。

相关研究成果发布于：《美国化学会志》（2025年）

DOI：10.1021/jacs.5c04005

通过3C-SiC光阳极双界面工程调控电子结构以增强太阳能水分解，