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通過光催化水分解制氫對于解決當前的能源危機和環境問題具有重要意義。然而，目前大多數光催化劑都存在光生載流體快速復合，反應活性較差等問題，這嚴重限制了光催化產氫的進一步發展和實際應用。

基于此，廈門大學黃小青、蘇州大學樊星和廣東工業大學徐勇等利用Ru/In雙單原子對超薄TiO₂納米片進行修飾(Ru-In SA/TiO₂)，所制備的光催化劑可以在沒有犧牲劑的情況下高效光催化水分解產氫。

性能測試結果顯示，Ru-In SA/TiO₂的H₂產率達到174.1μmol h^-1，分別是Ru單原子(Ru SA/TiO₂)、單原子(SA/TiO₂)修飾的TiO₂的6、18和53倍。此外，連續8個循環后，H₂生產速率的輕微下降以及Ru-In SA/TiO₂的形態和結構保留完整，表明Ru-In SA/TiO₂具有優異的光催化水分解穩定性；Ru-In SA/TiO₂在不含犧牲劑的海水分解中的H₂產率為134.8 μmol h^-1，進一步表明其在光催化水分解中具有潛在的實際應用價值。

實驗結果和理論計算表明，Ru和In雙原子被直接取代到TiO₂中，這種摻雜可以促進O_v的形成，并顯著促進光生電子和空穴的分離。具體而言，特別是Ru單原子的摻雜促進光生電子從TiO₂轉移到Ru單原子上，而In單原子的摻雜增強了光生空穴從TiO₂價帶到In單原子的轉移，這有利于電子-空穴對的分離和抑制隨后的復合。總的來說，這項工作不僅證明了在沒有犧牲劑的情況下高效水分解的可行性，而且為光催化等領域的催化劑設計提供了新的策略。

Ru/In Dual-Single Atoms Modulated Charge Separation for Significantly Accelerated Photocatalytic H₂ Evolution in Pure Water. Advanced Energy Materials, 2022. DOI: 10.1002/aenm.202201688

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黃小青&樊星&徐勇AEM：Ru/In雙單原子調控電荷分離，顯著加速光催化HER

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