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光触媒可将水分裂成氢气和氧气，量子效率接近100%。根据国外媒体报道: 信州大学的高田刚、久富隆和多门和成领导的研究小组成功开发了一种光催化剂，可以将水分裂成氢气和氧气，量子效率接近100%。该团队由山口大学、东京大学和国立产业技术综合研究所（AIST）的同事组成。该团队制作了一种由半导体颗粒和共催化剂组成的理想光催化剂结构。由于各向异性电荷传输，H2和O2演化的共催化剂被选择性地光沉积在晶体SrTiO3(Al掺杂)粒子的不同面。这种光催化剂结构有效地防止了电荷重组损失，达到了量子效率的上限。 由太阳能驱动的水分裂反应是一种大规模生产可再生太阳能氢气的技术。要将这种技术投入实际应用，必须大幅降低太阳能氢气的生产成本[1]。这就要求反应系统能够高效地分裂水，并且易于扩大规模。由颗粒半导体光催化剂组成的系统可以用相对简单的工艺进行大面积的推广。因此，如果开发出高效驱动太阳光驱动水分裂反应的光催化剂，将向大规模太阳能制氢的方向大步迈进。 要提升光催化水分裂的太阳能转化效率，需要提高两个因素：拓宽光催化剂用于反应的光的波长范围和提高每个波长的量子产率。前者由所使用的光触媒材料的带隙决定，后者由光触媒材料的质量和用于促进反应的助催化剂的功能决定。然而，光催化水分裂是一种内能反应，涉及在非平衡状态下发生的多电子转移。 本研究完善了推进高量子效率的水分裂方法的设计和工作原理。本研究获得的知识将推动光催化水分裂领域进一步发展，使太阳能制氢具有可扩展性。 该项目得益于NEDO（新能源与产业技术开发机构）'人工光合作用项目 '的支持。  |
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