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近日，开元985棋牌最新官网（深圳）理工学院的邹志刚院士、涂文广教授和朱熹教授合作在《Journal of Physical Chemistry Letters》发表题为In Situ Determination of Polaron-Mediated Ultrafast Electron Trapping in Rutile TiO2 Nanorod Photoanodes的研究成果。

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1.研究背景

气候变化和能源问题是当前突出的全球性挑战。“在“碳达峰、碳中和”的目标下，氢能被誉为21世纪最具发展潜力的清洁能源。太阳能光催化制氢方法是一种成本低廉、集光转换与能量存储于一体的方法，具有许多优点：反应可在常温常压下进行；原料简单丰富；直接利用太阳能无需耗费辅助能源；反应不含碳元素，绿色环保；是最具前景的太阳能转化利用方法之一，可真正实现低碳经济社会的愿景。因此，太阳能光催化分解水制氢技术被认为是太阳能转换和存储的绿色化学方法之一。各国政府已经将太阳能资源利用作为国家可持续发展战略的重要清洁能源之一。我国太阳能资源十分丰富，每年可供开发利用的太阳能约 1.6×1015 W，大约是 2010 年我国能源消耗的500倍，为光催化制氢提供了丰富的能量来源。光电水分解制氢是一种将太阳能转变为可再生的氢能源的绿色技术之一。光电水分解制氢过程中，由于水氧化反应在热力学和动力学上极难发生, 因此通过探究水氧化反应载流子动力学是提高效率的有效途径之一。

2. 研究概要

该工作利用原位瞬态吸收光谱研究TiO2光电极中极化子调控对光电载流子传输机制的影响。研究发现在350nm的激光激发下，发现720nm附近的飞秒瞬态吸收光谱，该吸收来自于光生电子的吸收。确认了外加偏压对瞬态吸收光谱的影响，外加负偏压吸收光谱衰减弛豫时间常数变小，外加正偏压吸收光谱衰减弛豫时间常数变大，这一现象的物理本质与表面极化子态的填充状态有关。当增加TiO2光电极中极化子，发现外加正偏压吸收光谱衰减弛豫时间常数更加延长，确定极化子有利于电子的捕获，从而提高水氧化能力。该工作利用原位瞬态吸收光谱方法研究了半导体光激发过程，为提高光电水分解制氢提供新思路。

3.作者简介

朱熹

开元985棋牌最新官网（深圳）理工学院助理教授

2006 年从中国科学技术大学少年班学院获得应用物理学学士学位，并于 2011 年在新加坡南洋理工大学获得材料建模领域的博士学位。主要从事低维光电纳米材料中的理论计算、人工智能辅助光电纳米新材料的设计、及无人化和智能化的云端实验室的设计研究。在开元985棋牌最新官网（深圳）建立目前全国唯一的云端材料合成实验室，在人工智能技术在材料理论和实验设计的协同优化方面处于相对比较领先的地位。近几年在Nature Communication, Nature Review Materials, Nano Letters, ACS Nano, Journal of Physical Chemistry Letters 等国际著名期刊发表论文50余篇。

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文章转自理工学院微信公众平台，链接为https://mp.weixin.qq.com/s/H4wb_i-A9sgYI-JooLH1Yw