中科院大连化学物理研究所

开发新型宽光谱捕光催化材料

近日，中科院大连化学物理研究所研究员章福祥团队与日本东京工业大学Kazuhiko Maeda教授团队合作，设计合成了一种层状结构的宽光谱捕光催化新材料β-ZrNBr，其吸光带边可至530nm，表现出较优异的光催化水分解半反应制氢和放氧、光催化半反应还原CO₂制甲酸等功能。相关成果发表在《德国应用化学》上。

宽光谱捕光催化材料的设计合成是实现太阳能高效光—化学转化的基础，其吸收带边越宽，太阳能转化理论效率越高。

在前期氮氧化物设计合成基础上，本工作中，科研人员通过氮元素与卤素离子共取代氧原子策略，合成了氮卤化物（β-ZrNBr），解决了以往单纯氮取代氧过程中由于电荷不匹配（N^3-，O^2-），导致产生不可避免缺陷态的弊端，实现了兼具宽光谱响应和低缺陷密度的新型可见光催化材料的开发。该新型宽光谱捕光催化材料为层状结构化合物，其结构单层为双面Br-离子夹棱形ZrN层板的结构，且通过插层剥离后可得到纳米片结构。

此外，科研人员通过在β-ZrNBr表面分别修饰Pt、RuO_x、RuRu’分子，实现了该材料光催化还原水产氢、光催化水氧化产氧、光催化还原CO₂产甲酸等半反应功能，展示了较好的光化学转化应用潜力。

相关论文信息：https://doi.org/10.1002/anie.202214273