氮化鎢作爲金屬性光催化劑能全分解水

氮化鎢是一種新型的金屬性光催化劑，在可見光下可實現全分解水，幷且最大響應波長可達到765nm，這不僅首次實現了光催化領域金屬性光催化劑全分解水，而且還能對以後的太陽能轉換利用領域帶來全新的啓示。

光解水技術可以將太陽能轉換存儲爲化學能，被視爲解决全球性能源與環境問題的理想方式之一。光解水又稱爲光催化分解水，主要過程包括光吸收、光生電荷遷移和表面氧化還原反應。科學原理是半導體材料的光電效應——當入射光的能量大于等于半導體的能帶時，光能被吸收，價帶電子躍遷到導帶，産生光生電子和空穴；電子和空穴遷移到材料表面，與水發生氧化還原反應，産生氧氣和氫氣。

光解水能否工業化取决于太陽能到氫能量的轉換效率。太陽能轉換效率在一定程度上取决于光催化材料的吸光範圍。目前，已報道的半導體光催化材料實現全分解水的最長響應波長是600nm，很難超過700nm。具有金屬性的光催化劑依靠帶內躍遷來産生電子空穴對的這一特點，有可能使其突破700nm波長光響應這一限制。

華東理工大學楊化桂教授課題組製備的金屬性光催化劑氮化鎢能全分解水，且響應波長可達到765nm。研究者首先利用鎢酸銨和鹽酸溶液合成反應中間體鎢酸，然後在氨氣環境下通過固相燒結的方法得到氮化鎢。研究表明，氮化鎢沒有理論帶隙，具有金屬性和很好的吸附水分子的能力。該研究結果已發表在Angewandte Chemie International Edition上。

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