光催化太陽(yáng)能轉(zhuǎn)換是解決能源和環(huán)境問(wèn)題的有效方式之一。黑磷烯作為一種新興的二維材料，具有層數(shù)依賴的直接帶隙、寬的光譜響應(yīng)、高的載流子遷移率、豐富的活性位點(diǎn)等諸多優(yōu)點(diǎn)，近幾年來(lái)被廣泛用于光催化太陽(yáng)能轉(zhuǎn)換領(lǐng)域。但是黑磷烯制備條件苛刻，并且光生載流子復(fù)合快等問(wèn)題限制了其在光催化領(lǐng)域的發(fā)展。開(kāi)發(fā)溫和的制備方法，構(gòu)建高效的黑磷基光催化體系仍然是極具挑戰(zhàn)性的課題。

　　近期，中國(guó)科學(xué)院理化技術(shù)研究所光化學(xué)轉(zhuǎn)換與合成研究中心研究員陳勇團(tuán)隊(duì)以紅磷為原料，一步法原位制備了黑磷/紅磷異相結(jié)光催化劑。研究人員發(fā)現(xiàn)，利用乙二胺、己二胺等作為反應(yīng)溶劑，可以在溫和的條件下控制紅磷到黑磷的部分轉(zhuǎn)變。該方法巧妙構(gòu)建了黑磷/紅磷異相結(jié)，實(shí)現(xiàn)了不同半導(dǎo)體之間完美的界面接觸，促進(jìn)了光生載流子的分離，最終實(shí)現(xiàn)不加任何犧牲試劑條件下的光催化分解水產(chǎn)氫。通過(guò)與中科院物理研究所研究員翁羽翔合作，研究人員利用時(shí)間分辨的瞬態(tài)吸收光譜研究光生載流子的動(dòng)力學(xué)行為，揭示了光激發(fā)過(guò)程中電子從紅磷到黑磷轉(zhuǎn)移的Z-scheme機(jī)制。

　　相關(guān)研究成果發(fā)表在近期的Angewandte Chemie International Edition上，并被選為熱點(diǎn)文章。文章第一作者是理化所博士研究生劉福來(lái)，通訊作者為陳勇。相關(guān)研究工作得到中科院B類戰(zhàn)略性先導(dǎo)科技專項(xiàng)、國(guó)家自然科學(xué)基金委和中科院-香港大學(xué)新材料合成與檢測(cè)聯(lián)合實(shí)驗(yàn)室的支持。

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　　直接Z-scheme黑磷/紅磷異相結(jié)示意圖