把低密度的太陽能高效轉(zhuǎn)化為可存儲的化學(xué)能，是發(fā)展可再生能源的重要途徑。而如何實現(xiàn)光能利用效率最大化，則是擺在科學(xué)家面前的一道難題。目前，貴金屬被廣泛認(rèn)為是提高太陽光光子能量利用效率的高效助催化劑，但貴金屬作為固體催化劑往往接觸面積有限，同時高昂的成本也極大地限制了其大規(guī)模應(yīng)用。

中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)化學(xué)與材料科學(xué)學(xué)院吳長征研究組與張群研究組合作，研制出廉價的全新水溶性簡單小分子助催化劑，使光催化產(chǎn)氫性能大幅提升32倍，為擺脫目前廣泛使用的貴金屬助催化劑提供了新途徑。研究成果近日在線發(fā)表在《自然·通訊》上。

吳長征研究組突破了高效助催化劑大多集中于固體貴金屬的傳統(tǒng)局限，首次發(fā)現(xiàn)了水溶性小分子三氟乙酸（TFA）這類全新、高效的分子助催化劑。研究發(fā)現(xiàn)，通過簡單助催化劑分子的可逆氧化還原反應(yīng)，就能成功傳遞光生電荷，為高效利用光子能量提供了新思路。他們將三氟乙酸加入含有具有高比表面積優(yōu)勢的鈮酸鉀二維納米材料溶液中，利用助催化劑簡單分子間快速的氧化還原反應(yīng)，加速該二維材料電荷快速轉(zhuǎn)移，以提高光子利用效率，成功將光催化產(chǎn)氫性能提高了32倍。

張群研究組采用超快動力學(xué)分析表明，三氟乙酸添加后，鈮酸鉀納米片光生電子的壽命提高了近3倍，表明小分子助催化劑誘導(dǎo)的高效電荷轉(zhuǎn)移是該體系光催化性能大幅提高的重要原因。

吳長征表示，該小分子助催化劑策略的提出，有望擺脫傳統(tǒng)貴金屬助催化劑體系，為設(shè)計廉價、高效的光催化體系提供了新途徑。

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