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「8」读物

氢气是公认的清洁能源，利用太阳能催化水的裂解，从而产生氢气，被认为是新能源的重要方向之一。

然而，裂解水、制取氢气的技术仍很不成熟，产率非常低。本周，《自然》杂志报道了一种新的催化剂，能将光能的利用效率提高至96%。

在之前的研究中，一种叫做“钛酸锶”的材料可以利用阳光催化水的裂解。在紫外光的激发下，钛酸锶会产生电子和电子空穴（类似于带正电的粒子），两者分别电离水，产生氢气和氧气。然而，电子和电子空穴有时候会提前结合，互相消耗，这样被电离的水就变少了——这种现象称为“电荷复合效应”。

在这项新研究中，研究者合成了一种掺杂铝原子的钛酸锶晶体（SrTiO3:Al），精确地控制了它的晶体结构和化学组成，极大地阻止了“电荷复合”的发生。由于产生氢气和氧气的化学反应是在这种晶体的两个晶面分别发生的，他们还在这两个晶面分别加入了对应的催化剂，几种催化剂协同作用，进一步提高了催化效率。

这种效率近乎“完美”的催化剂，也许难以在短期内实现应用，但它为水裂解的催化剂制备提供了思路和方向。

作者：巴利思坦
参考资料：Takata, T., Jiang, J., Sakata, Y. et al. Photocatalytic water splitting with a quantum efficiency of almost unity. Nature 581, 411–414 (2020).

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为什么我不再试图变得“男人一点”

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