本報北京10月12日電（記者齊芳） 太陽能光催化反應可以實現分解水產生氫氣、還原二氧化碳
、產生太陽燃料——這將為獲取清潔能源打開新路。但半個多世紀以來，對該過程的基本機製一直不清楚。

如今

，這個謎團被中國科學院大連化學物理研究所（以下簡稱“大連化物所”）李燦院士
、範峰滔研究員等揭開了——研yan究jiu人ren員yuan綜zong合he集ji成cheng多duo種zhong可ke在zai時shi空kong尺chi度du銜xian接jie的de技ji術shu
，對dui光guang催cui化hua劑ji納na米mi顆ke粒li的de光guang生sheng電dian荷he轉zhuan移yi進jin行xing全quan時shi空kong探tan測ce，揭jie示shi了le複fu雜za的de多duo重zhong電dian荷he轉zhuan移yi機ji製zhi

，“拍攝”到光生電荷轉移演化全時空影像。

“眼見為實”的證據使科學家們明確了電荷分離機製與光催化分解水效率之間的本質關聯
，為突破太陽能光催化反應的“瓶頸”提供了新的認識和研究策略。相關研究成果於10月12日發表在國際學術期刊《自然》上。

李燦介紹
，光催化分解水的核心科學挑戰在於如何實現高效的光生電荷的分離和傳輸，“由於這個過程跨越從飛秒到秒
、從原子到微米的巨大時空尺度
，使揭開這一全過程的微觀機製極具挑戰性”。

為wei了le揭jie開kai這zhe個ge奧ao秘mi，研yan究jiu團tuan隊dui集ji成cheng了le多duo種zhong先xian進jin的de表biao征zheng技ji術shu和he理li論lun模mo擬ni。範fan峰feng滔tao介jie紹shao，比bi如ru，為wei了le實shi現xian高gao效xiao的de電dian荷he分fen離li
，科ke研yan人ren員yuan將jiang一yi種zhong特te定ding的de缺que陷xian結jie構gou選xuan擇ze性xing地di合he成cheng到dao顆ke粒li的de特te定ding晶jing麵mian，形xing成cheng了le一yi個ge定ding向xiang重zhong排pai的de電dian場chang；為了更好地了解納秒範圍內高效電荷分離機製
，研究人員使用了時間分辨光發射電子顯微鏡；隨後，研究人員利用瞬時光電壓分析電荷轉移過程，發現隨著時間尺度從納秒到微秒的發展
，空穴逐漸出現在含有缺陷結構的晶麵。

就這樣
，研究人員“拍攝”到了微觀世界的長鏡頭，揭開了光解水催化劑的奧秘。“像接力賽一樣，我們第一次在一個光催化劑顆粒中跟蹤電子和空穴到表麵反應中心的整個機製。”李燦說，“時空追蹤電荷轉移的能力將極大促進對能源轉換過程中複雜機製的認識，為理性設計性能更優的光催化劑提供了新的思路和研究方法。”

李燦說：“未來
，這個成果有望促進太陽能光催化分解水製取太陽燃料在實際生活中的應用，為我們的生產和生活提供清潔、綠色的能源。”