近日，华东理工大学材料学院杨化桂教授课题组在太阳能光解水领域取得重要进展，成功制备出一种新型太阳能光解水催化材料。《德国应用化学》杂志以“Black Tungsten Nitride as a Metallic Photocatalyst for Overall Water Splitting”（Angew.Chem.Int.Ed.2017,DOI:10.1002/anie.201702943）为题报道了这一研究成果。
光解水技术可以将太阳能转换存储为化学能，被视为解决全球性能源与环境问题的理想方式之一。光解水材料的吸光范围是太阳能转换效率的重要影响因素，然而目前已报道的单一半导体光解水材料的吸光范围在600nm左右。进一步拓宽光解水材料的吸光范围是该研究领域的一大挑战。
在这项研究工作中，研究人员基于金属性光解水材料依靠带内跃迁来产生电子空穴对这一特点，利用钨酸铵和盐酸溶液合成反应中间体钨酸，通过在氨气环境下通过固相烧结的方法可控制备出一种分解纯水响应波长达765nm的金属性光催化材料氮化钨。并通过导电率和电化学阻抗等测试，证明了合成的氮化钨具有金属性。同时，通过密度泛函理论验证了氮化钨材料的金属性，并计算出该材料分解水过程为放热反应，从热动力学角度印证了其易于完成光解水过程。
该项工作的研究人员表示，这种材料不仅首次实现了金属性光催化材料全分解水，而且是目前分解纯水响应波长最长的单一光解水材料。这一研究成果为拓宽光解水材料吸光范围提供了重要思路，或使今后全频谱利用太阳能进行光解水制氢成为可能。《物理化学学报》对该项工作作了亮点评述（报道链接：http://www.whxb.pku.edu.cn/CN/abstract/abstract29981.shtml）。
该研究工作的第一作者为博士生王雨蕾，指导教师为杨化桂教授；理论计算部分由化学与分子工程学院龚学庆教授和博士生聂婷完成。该工作得到了国家自然科学基金、中国博士后科学基金、中央高校基本科研业务费专项资金等项目资助。
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