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太陽能驅(qū)動的水分解產(chǎn)氫是解決能源危機和環(huán)境污染問題的一種清潔和可持續(xù)的策略，但是水氧化反應(yīng)動力學(xué)緩慢，空穴犧牲劑的使用又增加了成本，造成了光生空穴的浪費，這在經(jīng)濟上和環(huán)境上都是不利的。為此開發(fā)新型高效的純水分解光催化劑具有重要意義。

近期，鄭健和合作者報道了一種二維單層共價連接的富勒烯（C₆₀）網(wǎng)絡(luò)，其具有較大的表面積和眾多的活性位點，高結(jié)晶度，以及優(yōu)異的穩(wěn)定性（Nature 2022, 606, 507-510）。理論計算也表明，這種二維C60網(wǎng)絡(luò)潛在的光催化水分解活性。

近日，中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)杜平武教授團隊成功合成了少層C₆₀網(wǎng)絡(luò)，并首次發(fā)現(xiàn)其具有將純水分解為H₂和H₂O₂的光催化性能；而且，在在光催化過程中，不需要添加任何的犧牲劑。相比之下，塊狀的聚合物C₆₀（Mg₄C₆₀）晶體在純水中同樣的條件下并未展現(xiàn)出光催化全分解水的活性。

少層C₆₀網(wǎng)絡(luò)呈現(xiàn)納米片的結(jié)構(gòu)，與塊狀的Mg₄C₆₀相比，少層C₆₀納米片展現(xiàn)了高效的電荷轉(zhuǎn)移和分離過程，使得少層C₆₀納米片具有良好的光催化性能，作者通過能帶位置的研究進一步證實了少層C₆₀納米片具有光催化純水分解成H₂和H₂O₂的能力。

在最優(yōu)條件下，少層C₆₀納米片的光催化純水分解產(chǎn)H₂和H₂O₂速率分別能達到91和116 μmol g^-1?h^-1，并表現(xiàn)出良好的穩(wěn)定性。這項工作為二維碳材料光催化劑的設(shè)計提供了見解，而且展現(xiàn)了二維富勒烯基半導(dǎo)體在太陽能水分解方面的潛在應(yīng)用。

論文信息

Few-Layer Fullerene Network for Photocatalytic Pure Water Splitting into H₂?and H₂O₂

Taotao Wang, Li Zhang, Jinbao Wu, Muqing Chen, Shangfeng Yang, Yalin Lu, Pingwu Du*

Angewandte Chemie International Edition

DOI:?10.1002/anie.202311352

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