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高熵钙钛矿构造中间带，在模拟太阳光下全分解水

1 篇资料 · 1 个来源原文发布于 2026年9月22日

先了解这件事

物理所团队在高熵钙钛矿氧化物中构建中间能带，让电子通过两步光激发完成跃迁，扩大光吸收范围。在不添加助催化剂和牺牲剂的条件下，材料在AM 1.5G模拟太阳光中实现全分解水，报道转换效率约1.34%。

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以NaNbO₃晶格为基础，多种过渡金属阳离子引入的电子态经轨道杂化形成中间带，同时保留能驱动水氧化还原反应的带边位置。

AM 1.5G模拟太阳光下，氢气和氧气产生速率分别为1.55、0.69 mmol/(g·h)，太阳能转为氢能的效率约1.34%。这些指标不能直接视为大规模制氢装置的表现。

价带、中间带、导带间的分步跃迁构成材料内部的电荷传递通道；多样的表面配位环境又提供催化活性位点，协助完成反应。

本站备课建议

可作光子能量和能量转化的拓展情境：先用能级示意图讨论分步吸收，再明确半导体能带与孤立原子的能级并不相同。无需把复杂催化机制纳入高中计算。

原文、装置图及附件在来源网站查看。

2026年9月22日 · 中科院物理所科研动态

物理所团队以高熵策略调控钙钛矿氧化物的电子结构，在单一材料内形成中间带和两步光激发通道。在无需外加助催化剂和牺牲剂的AM 1.5G模拟太阳光实验中，氢气与氧气产生速率分别为1.55和0.69 mmol·g⁻¹·h⁻¹，太阳能至氢能效率约1.34%。