太阳能驱动的光催化水分解为生产绿色氢气提供了一条可持续的途径，但其实际应用面临诸多挑战，包括光催化剂效率低下、OER反应动力学缓慢、严重的逆向反应，以及需要分离产生的氢气和氧气。

有鉴于此，东京大学Kazunari Domen教授、名古屋大学Qian Wang教授、山东大学Peng Wang等报道设计和开发了一种光催化系统，该系统由两个独立的反应部分组成：一个是HER反应池，包含卤化物钙钛矿光催化剂（负载MoSe₂的CH(NH₂)₂PbBr_3-xI_x）；另一个是OER反应池，包含NiFe LDH修饰的BiVO₄光催化剂。

本文要点：

（1）

这些组件通过I₃^-/I^-氧化还原电对连接，以促进电子转移，实现了高效的全水分解，太阳能到氢气的转换效率达到2.47±0.03 %。此外，一个面积为692.5 cm²的户外放大装置在自然阳光下进行为期一周的测试时，平均太阳能到氢气的转换效率达到1.21 %。

（2）

这项研究和设计策略解决了传统光催化系统的主要限制，包括H₂和O₂在相同的反应池中产生，以及H₂和O₂重新结合的严重逆向反应。这项工作为光催化系统设计引入了一种可替代的新型理念，提高了光催化反应体系的效率和实用性。

参考文献

Fu, H., Wu, Y., Guo, Y. et al. A scalable solar-driven photocatalytic system for separated H₂ and O₂ production from water. Nat Commun 16, 990 (2025).

DOI: 10.1038/s41467-025-56314-x

https://www.nature.com/articles/s41467-025-56314-x