近日，材料院周瑩教授課題組與瑞士蘇黎世大學和中國科學院理化技術研究所等合作，在《Nature Communications》上發表了研究題為“Efficient Photocatalytic Hydrogen Evolution with Ligand Engineered All-Inorganic InP and InP/ZnS Colloidal Quantum Dots”的研究論文，我校為第一作者和共同通訊作者單位，我校青年教師于姍博士為第一作者。

氫能是清潔可再生的高能量密度燃料，早在上個世紀七十年代，即已提出氫能經濟這一概念。氫能經濟的前提是能綠色、低成本、高效的獲得氫氣。當前，氫氣最主要的來源是天然氣的改性重整，但這種方式得到的氫氣從根本上不能做到可再生。以太陽能為直接驅動力的光解水制氫被認為是最理想的途徑。

表面為硫離子的InP量子點用于光催化制氫的示意圖

在該工作中，首次報道了低毒性InP量子點這一新型光催化制氫材料，填補了非鎘系二元量子點在這一領域的空白。成功制備了一系列形貌規整且具有不同能帶結構的InP量子點。在抗壞血酸和鎳離子的協助下，這一系列量子點均可在標準太陽光下實現有效的光催化制氫。為減少量子點表面的缺陷，在其表面覆蓋了ZnS，使得體系的制氫效率得到進一步提升，制氫轉化數達128,000，在525 nm光照下內量子效率可達31%。通過飛秒尺度的瞬態吸收光譜等表征手段，從機理上證明了量子點表面的硫離子配體可在該體系中有效促進體系的電荷分離和后續的催化反應。

該工作展示了InP量子點作為光催化制氫材料的良好應用前景，打破了傳統鎘系二元量子點材料在該領域的壟斷。此外，InP量子點的應用還可以拓展至其他新能源相關領域，如太陽能電池等。

研究工作得到了國家自然科學基金，中國-瑞士國際科技合作項目、四川省杰出青年基金、四川省國際交流和研發項目以及四川省青年科技創新研究團隊等項目的資助。

全文鏈接：

https://www.nature.com/articles/s41467-018-06294-y