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利用太阳光驱动将水分解成为氢气和氧气，是实现太阳能制燃料一种最为理想的方式之一，有助于解决能源危机和环境问题。然而目前催化剂的量子产率较低，使得催化剂的催化性能受到了抑制，因此如何进一步提升催化剂量子产率对于改进催化剂的催化性能至关重要。
由日本信州大学的Kazunari Domen教授带领的联合研究团队利用逐步光沉积方法制备了多种催化剂共同修饰的铝（Al）掺杂的钛酸锶（SrTiO3:Al）复合催化剂，其在350-360 nm之间的光波长领域实现了近100%的内量子产率，创造了全解水催化产氢析氧的量子产率纪录。
研究人员首先利用熔盐法制备了Al掺杂的钛酸锶SrTiO3:Al催化剂，通过透射电镜表征发现该催化剂暴露出了两种催化活性面，即{110}和{100}晶面，两个晶面呈现出的催化活性位点功能不同，前者是氧化活性面，后者是还原活性面。随后通过逐步光沉积在SrTiO3:Al表面依次沉积钌金属（Rh）和氧化铬（Cr2O3），其中Rh是高效的析氢助催化剂，而Cr2O3覆盖又能抑制其表面发生的析氢逆反应，从而增强其析氢催化活性。随后再通过光沉积在上述催化剂表面继续沉积一层钴氧化物（CoOOH）作为共催化剂，进一步增强其氧还原催化活性。
通过透射电镜表征显示了Rh/Cr2O3共催化剂优先倾向沉积在SrTiO3:Al的{100}晶面，而析氧助催化剂CoOOH则选择性的分散在{110}面。接着以SrTiO3:Al/ Rh/Cr2O3/CoOOH为催化剂进行催化性能测试，实验结果显示该催化剂的光解水产氢和析氧效率比Rh/Cr2O3随机分散修饰的SrTiO3:Al活性高出2倍多。
量子产率表征显示，SrTiO3:Al/ Rh/Cr2O3/CoOOH在350-360nm光谱区域的外量子效率高达95.9%以上，这是目前已知的光催化全解水催化剂的最高值；而内量子效率更是达到了惊人的近100%。
研究人员指出上述催化剂之所以展现出优异量子产率主要原因在于：
（1）SrTiO3:Al催化剂暴露出不同的活性晶面，相邻的面之间会形成局部的电势差，有利于激发了电子和空穴产生分离；
（2）产氢Rh/Cr2O3和析氧的/CoOOH两种助催化剂选择性分散在不同的活性晶面上，进一步增强了电子和空穴分离，抑制了复合，增强了催化活性。
该项研究采用熔盐法和逐步光沉积方法结合制备了多种复合催化剂，同时增强了产氢和析氧的催化活性，获得了近乎100%内量子产率，为设计开发高性能双功能催化剂积累了科学理论基础。相关研究成果发表在《Nature》
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