通过太阳能进行水氧化是人工光合成的关键，太阳能水氧化过程需要四个空穴和释放四个质子，因此需要催化活性位点上连续累积电荷。目前的研究明确发现异相光电极的空穴浓度与催化反应动力学有关，但是人们对于催化剂位点的密度对于反应速率的影响并不清楚。

有鉴于此，美国波士顿学院王敦伟、Matthias M. Waegele等将原子分散Ir催化剂位点修饰在Fe₂O₃上，研究催化剂位点密度与表面空穴密度之间的关系，对反应动力学的影响。

主要内容

（1）

在较低的光子流，表面空穴浓度较低，观测发现光电极上低密度比高密度催化剂位点具有更快的电荷转移速率；在较高的光子流和较高的过电势，表面空穴的密度更高，低密度催化位点的光电极具有更缓慢的电荷复合。

（2）

这项研究说明光吸收和催化剂的电荷转移是可逆的，低密度催化位点实现了未曾预测的促进电荷转移能力。

本文研究说明合适的催化剂担载量对于实用性太阳能光催化分解水器件的性能非常重要。

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Tianying Liu, Wei Li, David Z. Wang, Tongtong Luo, Muchun Fei, Dongyoon Shin, Matthias M. Waegele, Dunwei Wang, Low Catalyst Loading Enhances Charge Accumulation for Photoelectrochemical Water Splitting, Angew. Chem. Int. Ed. 2023

DOI: 10.1002/anie.202307909

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/anie.202307909