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太阳能驱动的 H?O?合成是储能的绿色途径，但高效光催化系统稀缺。研究人员开展 β-ZrNBr 纳米片用于光催化制 H?O?的研究，实现 11.7% 量子效率（420nm）、稳定的流动池性能和 0.5% 的太阳能 - H?O?转化效率，推动低碳能源技术发展。
太阳能驱动的过氧化氢（H?O?）合成是实现储能的绿色路线，但高效的光催化系统仍然少见。这项工作展示了 β-ZrNBr 纳米片 —— 一种具有超高电荷迁移率（＞100 cm2 V?1 s?1）的混合阴离子半导体，它能够通过水 / 氧气双途径一步法制备 H?O?，实现了 11.7% 的量子效率（420nm）、可扩展的流动池稳定性（＞10 小时内达到 600 μmol L?1 g
cat?1）以及创纪录的太阳能 - H?O?转化效率（η = 0.5%）。这些性能优异的无机光催化剂将实验室规模的创新成果与实际的太阳能燃料应用联系起来，推动了低碳能源技术的发展。
过氧化氢（H?O?）作为一种可行的液体燃料正受到越来越多的关注，其能量密度与压缩氢气相当，为太阳能转化和存储提供了有前景的解决方案。本研究探索了从水和氧气直接光催化合成 H?O?的方法，为传统生产方法产生大量废弃物的问题提供了更清洁的替代方案。通过使用像 β-ZrNBr 这样先进的混合阴离子半导体（该半导体具有低缺陷密度和高载流子迁移率），可以提高 H?O?生产的光催化效率。这些发现表明，这些材料有助于太阳能转化的大规模应用，支持向低碳经济的转型。然而，要将这些半导体优化以实现商业可行性仍面临挑战，需要进一步研究其可扩展性以及与现有系统的集成。
亮点：
- Au/β-ZrNBr 展现出高效的 H?O?生产能力，在 420 ± 10nm 处实现 11.7% 的表观量子效率（AQE），以及 0.5% 的标准测试条件下太阳能 - H?O?转化效率（ηSTC）。
- β-ZrNBr 的高载流子迁移率（＞100 cm2/V?s）和 10nm 的厚度使其具有卓越的活性。
- Au/ZNB-ns 催化膜展示了稳定的连续流动式 H?O?生成能力。
总结：
无机混合阴离子半导体光催化剂由于其广泛的可见光吸收和结构稳定性，在水分解方面具有很大的潜力。然而，高效光催化生产过氧化氢（H?O?）仍然具有挑战性。本研究报道了一种使用合成的 β-ZrNBr 无机纳米片光催化剂一步法光催化制备 H?O?的方法，在 420 ± 10nm 处实现了 11.7% 的表观量子效率，太阳能 - H?O?转化效率达到 0.5% 。这种优异的 H?O?合成性能归因于高效的载流子迁移率、超过 70% 的高体相电荷载流子分离效率，以及能够直接促进水氧化生成 H?O?的能力。此外，在自制的流动池中，β-ZrNBr 薄膜在可见光下可以连续生成 600 μmol L?1 gcat?1 的 H?O?，且无明显衰减。这项工作为在环境条件下使用性能优异的无机半导体生产 H?O?提供了一种可扩展的替代方法。
