近年来，太阳能驱动的光催化技术被视为是解决环境污染和能源短缺问题的前瞻性策略。其中，太阳能驱动的平板H2O-to-H2 (HTH)转化是一项将太阳能转换成增值化学能的新型生产技术。然而，由于平板反应器中流体和气泡的机械剪切力影响，绝大多数的常归颗粒光催化剂在平板反应器中难以维持稳定的光催化性能，而且单一的光驱动催化机制对于获得更高的催化性能显然存在很大的局限性，不利于该项技术的实际应用推广。本课题组在研究中发现，构建稳定的光催化薄膜可以有效解决颗粒光催化剂存在的上述不足，能够实现多场驱动下的激子分离，获得更为高效和持久稳定的催化性能表现。
本研究首先制备了一种具有快速激子转移（CdS-to-Pt）动力学的高活性CdS@SiO2-Pt光催化剂，将其与有机铁电PVDF复配，采用高分子的加工方法将其制备成有机-无机复合薄膜。研究表明，该复合光催化薄膜因其协同的有机-无机界面电子相互作用，显示出超高的耐光性和优异的分离回收性能，极大地克服了无机颗粒催化剂在实际应用中存在的不足，且在碱性条件下可以进行高效的模拟太阳光驱HTH转化，其转化速率为213.48 mmol?m-2?h-1，STH（solar-to-hydrogen）转化效率达到了0.68%。尤为重要的是，该光催化薄膜被重复使用50次后（工作时长达300 h），其形态和微观结构没有明显变化，仍保持稳定的活性表现。
基于该薄膜光催化材料，本课题组自行组建了可进行室内和室外作业的平板式光催化反应系统，取得了初步的研究进展。该研究为平板光催化制氢技术的实际应用提供了新思路。
文章链接：https://doi.org/10.1038/s41467-024-51183-2
编辑：廖国成 审核：李伟