氮化钨作为金属性光催化剂能全分解水

氮化钨是一种新型的金属性光催化剂，在可见光下可实现全分解水，并且最大响应波长可达到765nm，这不仅首次实现了光催化领域金属性光催化剂全分解水，而且还能对以后的太阳能转换利用领域带来全新的启示。

光解水技术可以将太阳能转换存储为化学能，被视为解决全球性能源与环境问题的理想方式之一。光解水又称为光催化分解水，主要过程包括光吸收、光生电荷迁移和表面氧化还原反应。科学原理是半导体材料的光电效应——当入射光的能量大于等于半导体的能带时，光能被吸收，价带电子跃迁到导带，产生光生电子和空穴；电子和空穴迁移到材料表面，与水发生氧化还原反应，产生氧气和氢气。

光解水能否工业化取决于太阳能到氢能量的转换效率。太阳能转换效率在一定程度上取决于光催化材料的吸光范围。目前，已报道的半导体光催化材料实现全分解水的最长响应波长是600nm，很难超过700nm。具有金属性的光催化剂依靠带内跃迁来产生电子空穴对的这一特点，有可能使其突破700nm波长光响应这一限制。

华东理工大学杨化桂教授课题组制备的金属性光催化剂氮化钨能全分解水，且响应波长可达到765nm。研究者首先利用钨酸铵和盐酸溶液合成反应中间体钨酸，然后在氨气环境下通过固相烧结的方法得到氮化钨。研究表明，氮化钨没有理论带隙，具有金属性和很好的吸附水分子的能力。该研究结果已发表在Angewandte Chemie International Edition上。

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