文/图：黄亨明、陆春华 上传：李 荃 审核：吕忆农

利用光催化剂技术将太阳能转换为清洁能源（如氢能）被认为是缓解全球能源危机切实可行的解决途径，元素掺杂是改良光催化剂性能的有效方法，但也容易导致载流子复合几率增加，降低光催化剂性能，成为该技术的缺陷。

为攻克这一缺陷，近期，材料学院陆春华教授团队与澳大利亚昆士兰大学王连洲教授团队合作，报道了一种通过表面梯度扩散掺杂方法制备的非均匀磷掺杂的硫化镉纳米棒光催化剂。结合DFT理论计算和实验测试分析，解析出该光催化剂具有梯度分布的掺杂元素，从而诱导了光激发下的能带弯曲，形成了具有驱动载流子迁移至材料表面的定向电场。这种特殊的能带结构分布具有与“量子阱”相反的特征，经过研究，将其命名为“反量子阱”能带结构。在没有助催化剂的条件下，该材料在可见光下的产氢速率高达194.3mol h^-1mg^-1，是未掺杂样品的58.3倍，并且在420 nm的产氢量子效率达到了8.2%。该研究揭示的内建定向电场的作用机制有助于指导其他高性能半导体光催化剂的开发，该成果日前刊登在材料和纳米领域国际Top期刊《Nano Letters》（2017，IF=12.712）。

这是本年度继在美国化学学会顶级杂志Chemical Reviews（2017，IF=47.928）发表“Selectivity Enhancement in Heterogeneous Photocatalytic Transformations”一文后，陆春华、许仲梓教授团队又一项代表性工作。

（附：黄亨明博士生：第一作者；陆春华，寇佳慧：共同通讯作者）

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