Angew：膦酸基修饰的颗粒掺镧、掺铑钛酸锶光催化剂用于提高析氢动力学

Nanoyu

2020-11-10

基于光催化或光电化学(PEC)水分解的人工光合作用是利用太阳能以氢的形式获得可储存、可传输的化学能的最有前途的方法之一。因此，人们一直致力于开发高效的光催化剂用于水分解。电化学和PEC水分解研究表明，使用磷酸盐缓冲电解液对析氢反应(HER)的动力学有很大影响。在典型的无缓冲电解液的情况下，由于水分子在中性pH下作为析氢的主要反应物，降低了HER的性能，所以高酸或碱性条件往往会促进HER动力学。

近日，日本信州大学Hiromasa Nishikiori，Yosuke Kageshima报道了在可见光响应型光催化剂Ru/La，Rh掺杂的SrTiO₃（Ru/La，Rh：STO）表面，通过硅烷偶联处理，负载了膦酸酯基团，提高了该材料在析氢反应中的光催化活性。

文章要点

1）烷基硅烷基膦酸酯表面修饰加速了反应物向活性中心的供应，比使用磷酸盐缓冲电解液作为反应溶液更有效地提高了光催化活性。相反，胺、磺酸盐和丙基的引入并不能提高Ru/La，Rh：STO的活性。

2）研究人员利用电化学方法分别研究了硅烷偶联引入的这些官能团对析氢反应动力学的影响，并与氧化反应进行了比较。研究还表明，即使在低光子通量的情况下，目前的烷基硅烷膦酸酯修饰也能提高光催化活性。

本研究提出了一种新的方法来提高颗粒光催化剂的反应动力学，即通过预锚定的膦酸酯基团主动加速反应物的传质，以替代光催化剂材料本身的发展。

Yosuke Kageshima, et al, Boosted Hydrogen Evolution Kinetics over Particulate Lanthanum and Rhodium-Doped Strontium Titanate Photocatalysts Modified with Phosphonate Groups, Angew. Chem. Int. Ed., 2020

DOI: 10.1002/anie.202011705

https://doi.org/10.1002/anie.202011705