控制分子扭曲以产生氢气

特温特大学科技学院的研究人员开发出了一种设计高效太阳能燃料装置的新方法。毕业的博士生朱凯建进行的研究表明，减少光诱导分子扭曲可以启动氢气生成。这项研究发表在《先进科学》杂志上。

光电化学电池有望用于生产太阳能燃料，例如将水转化为氢气或将二氧化碳转化为有机分子。然而，它们的效率受到光电阴极(这些电池中的功能电极之一)性能的限制。目前的研究重点是操纵这些光电阴极氧化镍 (NiO) 表面上分子的行为。

扭曲分子

当光被NiO 表面的染料分子吸收时，它们会扭曲，从而促进正负电荷的分离。一个关键问题是这种扭曲如何影响光电阴极的性能。朱的研究表明，通过减少这种扭曲过程，可以开启光照下的氢气生成。

通过在 NiO 表面靠近光敏染料分子的位置添加长链疏水性碳氢化合物(肉豆蔻酸)，研究人员能够控制和降低染料分子在吸收光时的扭曲程度。有趣的是，肉豆蔻酸的存在使得即使没有氢释放催化剂，也能在水中实现光诱导氢释放。

这项研究的通讯作者 Annemarie Huijser 说：“氢气的产生可能是染料自由基阴离子扭曲受到抑制、其电化学势增加，以及羟基化 NiO 表面的电荷转移和质子减少的协同效应。”

该研究表明了了解光诱导分子内扭曲效应的重要性，并表明控制该过程可以为高效光催化提供一种简单的设计方法。