石墨烯因其独特的二维平面结构和优异的物理性能成为国际前沿科学研究的焦点。探索石墨烯在能源转化领域特别是光解水制氢方面的应用前景具有重要意义。

近年来,我组基于石墨烯构建了多种复合材料应用于光催化分解水制氢,并对石墨烯在制氢过程中的具体作用进行了深入分析。

我们发现石墨烯是:

(1)优良的催化剂支撑材料,能够避免纳米颗粒的聚集,提高体系比表面积,增加反应活性位点；

（2）良好的电子受体和传导材料,能够接收半导体导带中的电子并迅速传导至活性位点,抑制电子、空穴的复合,可以降低光生电荷在电极和电解质界面处的转移电阻,加速界面电荷传输;

(3)理想的助催化材料,能够有效地促进光生载流子分离和传输,并促发水还原反应从而生成氢气,从而取代贵金属助催化剂。此外,石墨烯与半导体复合还能够明显提高光催化剂的稳定性。

综上,石墨烯基光解水制氢材料为解决能源和环境问题提供了新的研究契机。