海水转化为可持续燃料：利用原子级分散的光催化剂实现阳光驱动的绿色氢气生成

《Journal of the American Chemical Society》：Seawater to Sustainable Fuel: Sunlight-Driven Green Hydrogen Generation with an Atomically Dispersed Photocatalyst

绿色氢制备中原子分散Ni基光催化剂实现高效稳定产氢，可在海水中直接制氢，产率达270 μmol/g/h，经720小时连续运行活性保持良好，结合多光谱表征证实原子分散特性对光催化性能的关键作用。

　　

绿色氢被视为实现可持续未来的关键，它为能源、交通和工业领域的脱碳提供了一种清洁且灵活的燃料选择。虽然光催化方法能够直接从水中生成氢气，但大多数现有方法需要过量的牺牲试剂，这远非生产绿色氢气的理想方式。为了解决这一挑战，我们开发了一种原子级分散的镍基光催化剂，其产氢速率可达270 μmol/g/h（168 mmol/g_Ni/h）。值得注意的是，这种光催化剂在直射阳光下也表现出较高的光反应活性，产氢速率可达17 μmol/g/h（10.6 mmol/g_Ni/h）。令人印象深刻的是，该催化剂甚至可以直接从海水中生成绿色氢气，产氢速率高达144 μmol/g/h，显示出在实际应用中的巨大潜力。该光催化剂具有极高的稳定性，在运行720小时后（包括140小时的光照时间和580小时的休息时间）仍保持活性，并且在超过15个循环中仍能保持高性能。此外，通过HRTEM、PXRD、ssNMR、XPS和XAS等综合光谱和结构分析，我们获得了详细的结构信息，并证实了镍物种的原子级分散特性。深入的机理研究揭示了原子分散在实现高效光催化过程中的关键作用。