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目前人類社會面臨化石燃料日益枯竭和環境污染兩大世界難題，因此開發新型可持續的清潔能源尤為重要。太陽能光催化分解水是指利用光催化材料在光能驅動下將水分解為氫氣氧氣的過程。光解水能得到清潔的可再生氫能源，是有效解決能源及環境污染問題的理想途徑之一。目前主要研究光催化材料以半導體光催化劑為主，但是傳統的半導體光催化材料具有可見光吸收少、光生電荷易復合等問題，導致太陽能轉化效率普遍不高。如何實現太陽能的高效利用是該領域的一個技術難點。

      我校化學科學與工程學院徐曉翔教授課題組長期致力于發展高效、經濟、穩定的可見光響應的光催化材料。特別是對于鈣鈦礦材料有著較為深刻的研究。近日，該課題組報道了一種新型二維鈣鈦礦材料La/N摻雜的Sr2TiO4在可見光激發下實現了分解水制氫和制氧反應，并且在模擬自然光條件下實現了全分解水。理論計算表明層狀Sr2TiO4材料具有各向異性，電子被限制在TiO6八面體層，而層間的電荷傳輸被禁止了。因此每層鈣鈦礦可以作為獨立的單元參與光催化反應，減弱了電子空穴的符合幾率。但其具有較寬的帶隙結構，限制了該材料對于太陽光的利用。在此結構中引入La和N元素可以有效的增加其可見光響應（光吸收邊達到650納米）。日前，該研究成果以“Activating Layered Perovskite Compound Sr2TiO4 via La/N Codoping for Visible Light Photocatalytic Water Splitting”為題發表于國際知名期刊ACS catalysis上（DOI: 10.1021/acscatal.8b00369），該刊2017年的影響因子為10.6。博士生孫小琴為第一作者，徐曉翔教授、美國特拉華大學焦峰教授為共同通訊作者。

      此外，在另一項基于Sr2TiO4光催化產氫研究中，徐曉翔教授和碩士研究生張紅發現了La/Fe摻雜可以拓展Sr2TiO4的可見光吸收范圍，有效實現了可見光產氫的效果，該研究成果以“Ruddlesden-Popper compound Sr2TiO4 co-doped with La and Fe for efficient photocatalytic hydrogen production”為題發表在催化類主流期刊《Journal of Catalysis》上(DOI: org/10.1016/j.jcat.2017.12.031).

      上述研究工作得到了國家自然科學基金青年基金（21401142）等項目的支持。