JACS：图案化空间分隔Z型光催化全解水

JACS：图案化空间分隔Z型光催化全解水

植物树叶的类囊体膜(thylakoid membrane)具有空间分隔的PSI和PSII，能够构筑Z型结构发生电荷转移，将光转化为化学能。目前人们构筑的模拟树叶的人工光合系统中，制氢光催化剂和产氧光催化剂缺乏空间隔离和界面控制，导致制氢和产氧催化剂之间的电荷转移通道产生冲突，因此人工Z型光催化体系的电荷转移效率受到阻碍。           

有鉴于此，中国科学院金属研究所刘岗研究员等报道图案化光催化剂，将其命名为人工树叶，其中含有有序排布并且空间分隔的产氧催化剂和制氢催化剂，实现了类似树叶的非直接Z型电荷转移路径。     

本文要点

1）使用p-Cu2O作为制氢催化剂，BiVO4作为产氧催化剂，以导电FTO作为载体。从而能够调节光生载流子在p-Cu2O和BiVO4之间移动的方向，在光催化反应中以2:1的比例生成H2和O2。           

2）这种光催化剂体系是新型光催化剂体系，模拟了树叶的全解水过程，集成了高活性的制氢催化剂和产氧催化剂。有助于发展高效率能源转化光催化体系。这项工作首次实现了人工构筑单一方向Z型体系，有利于加快Z型光催化体系的发展。    

参考文献：

Chao Zhen, Honglei Zhu, Ruotian Chen, Zhaoke Zheng, Fengtao Fan, Bei Li, Xiaoxiang Xu, Yufei Du, Hui-Ming Cheng, Kazunari Domen, and Gang Liu*, An Artificial Leaf with Patterned Photocatalysts for Sunlight-Driven Water Splitting, J. Am. Chem. Soc. 2024

DOI: 10.1021/jacs.4c10807

https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.4c10807