日前，中科院大連化物所院士和范研究員首次“拍攝”到了光催化劑光生電荷轉移演化的全時空圖像，為進一步研究利用合成光催化劑解決太陽能分解水制氫等難題奠定了基礎。相關研究成果于北京時間12日晚發表在國際學術期刊《自然》上。

如果水能被光直接水解，地球上的水資源就能得到充分利用，人類將擁有更多的能源，有望解決當前的能源安全、環境保護和經濟生態可持續發展等問題。

科學家在研究中發現，——水的高效分解存在一個難以解決的問題。

大連化工學院團隊開始尋找光催化的‘突破口’。作為決定光催化效率的關鍵，——光生電荷在光催化劑中的轉移和輸運，以及從內部向表面反應位點的轉移引起了他們的關注。前期，團隊在國際上率先發展了高空間分辨率表面光電壓成像新方法，實現了光催化納米粒子的電荷分布成像。在這項研究中，研究團隊進一步使用了可以在時間和空間分辨率上連接的“中繼相機”，來捕捉跨多個時空尺度的光生電荷分離和演化的動態全時圖像。

單個光催化顆粒從fs到S的光生電荷分離過程的全時原位動態“影像”拍攝(圖片來源：大連化工學院)

全天時圖像不僅闡明了電荷分離機理與光催化分解水效率之間的本質關系，而且極大地促進了對能量轉換過程中復雜機理的理解，為設計性能更好的光催化劑提供了清晰的思路和研究方法。未來，這一成果也有望推動太陽能光催化分解水制造太陽能燃料在現實生活中的應用，為我們的生產生活提供清潔綠色的能源。

來源|央視新聞客戶端

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