通过表面活性剂聚集体实现的水利工程技术，能够高效且稳定地实现太阳能制氢过程

《Nature Communications》：Water engineering via surfactant coacervates enables efficient and robust solar hydrogen evolution

　　

摘要

水在光合作用中至关重要，它既作为反应物，也作为调节电荷传输和反应动力学的介质。尽管催化剂设计已经受到了广泛关注，但水结构对反应性的影响仍然几乎未被探索。在这里，我们报告通过表面活性剂共聚物对水进行工程改造可以显著提高人工光合作用生产氢气的性能。通过在破坏的氢键网络中创建动态的水相共聚物，我们创造了更加活跃、无序的水分子环境。这种调整后的水状态在水甲醇溶液中实现了稳定的氢气释放速率（918 mmol·g^?1·h^?1）和69%的表观量子效率（在420 nm波长下），显示出具有竞争力的催化性能。光谱和量热表征以及计算模拟表明，表面活性剂共聚物增加了中间产物的数量，同时削弱了氢键，从而降低了表观活化能，促进了电荷转移，使得催化过程更加高效。本研究提出了一种调节水结构以增强太阳能氢气生产催化活性的方法，该方法在水参与的催化系统中具有广泛的应用潜力。