光解水变氢，效率达56％！云南大学美女教授获重大突破( 二 )

纯TiO2以及不同金属单原子负载TiO2的产氢率，图中数据显示，铜的产氢率最高。

不同铜原子含量下5小时的产氢量，从图表中可以看出，当铜原子含量是1.5%时产氢量最高。
柳清菊团队的研究还发现，改良后的二氧化钛催化剂活性稳定，具有超长的光催化稳定性，历经几百个小时的催化分解反应，催化剂的量几乎没有衰减。而常规条件下，即使经历长时间的存放，依然能保持和新制备样品的同样产氢性能。这对于降低制氢成本，简化生产工艺，免除昂贵的设备等有着重要的意义。

不同存放时长的改良后TiO2产氢的循环稳定性和长期稳定性。最后一根曲线是显示存放380天后的性能。
那么，问题来了，柳清菊团队的重大发现，会让光分解制氢走向大规模的工业应用吗？答案是否定的，这个发现还没有克服第3个难题：光催化剂只有在紫外线照射之下才会实现“水变氢” 。
迄今为止，现有光解水催化剂通常在紫外区才有活性，在波长400nm以上的可见光范围内，它的转化效率又迅速下降到10%以下。由于地球上空存在臭氧层，太阳紫外线的大部分都被挡在了外太空，到达地球表面的只有大约4% 。太阳光的能量主要集中于可见和红外光区。其中可见光占比约为43% ，红外光占比为53% 。因此，如果能研发出可见光甚至是红外光响应的催化剂，我们的好日子才会到来。

尽管如此，柳清菊团队的发现克服了光催化剂之中三大难题中的两个难题，从这个意义上说，这个发现仍然是划时代的。《自然-通讯》杂志的审稿人说，这个发现创造了新的世界纪录。我们有理由相信，在科学家们的持续努力下，终有一天，我们汽车中所加的燃料，不再是燃油，而会是氢，甚至是水，希望这一天尽快到来，因为我们的星球可能已经不起化石燃料的折腾了。

第一作者：张裕敏，赵建红，王惠，肖斌（以上为柳清菊团队）
通讯作者：柳清菊，黄荣（华东师范大学教授），唐军旺（英国伦敦大学教授）
通讯单位：云南大学材料与能源学院， UniversityCollegeLondon
论文DOI：10.1038/s41467-021-27698-3.