由东京工业大学前田和彦副教授领导的研究小组与京都大学合作,发现由氧化钛和氢氧化钴组成的复合材料可作为光学电极,在可见光照射下分解水。预计不仅可用于生产水解氢,还可用于光还原二氧化碳,二氧化碳是导致全球变暖的原因。

 开发将水分解为氢和氧的光学电极,从实现将阳光中丰富的可见光转化为化学能的“人工光合作用”的角度来看,是一个重要的课题。由于某些金属氧化物如氧化钛相对容易合成且化学性质稳定,因此它们被广泛用作分解水的光电极材料。但是,它们中的大多数具有较大的带隙(导带和价带之间的能量差),因此存在只能吸收紫外光的大问题。

 前田副教授和他的同事们发现,将氢氧化钴沉积在层压在透明导电玻璃上的氧化钛薄膜上的电极,成为一种在可见光照射下分解水的新型光学电极。发现单独使用氧化钛或氢氧化钴无法获得相同的功能,两者结合产生的可见光吸收能力是该功能表达的来源。

 这是仅使用氧化钛和氢氧化钴等常见材料难以实现的可见光水分解的第一个例子。此外,这种复合光学电极还具有可以通过简单和低成本的方法制造的特点。

 未来,通过优化光学电极结构和电解条件以及研究类似物质的组合,有望提高性能。另外,此次的复合光学电极不仅可用于水解氢的制造,还可作为二氧化碳还原用光学电极构件。

纸张信息:[ACS Applied Materials & Interfaces] 使用钴改性金红石二氧化钛薄膜光阳极通过可见光通过界面电子转移进行水氧化

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