水分子“贴紧”富勒烯可触发高效光解水产氢反应

光催化分解水制氢是清洁能源领域的热点，但水分子与催化剂活性位点的距离如何影响反应效率，长期缺乏系统研究。记者19日从西安交通大学获悉，该校教授张锦英团队取得突破，发现将水分子与富勒烯C60的距离缩短至3.07埃（Å），无需任何化学修饰或金属辅助，即可触发高效光解水产氢反应。相关成果于14日在线发表于《应用催化B：环境与能源》。

C60是一种由60个碳原子组成的碳笼状分子，又称富勒烯。“我们首次发现，未经过任何化学修饰的富勒烯C60本身可通过调控其与水分子的距离，实现光解水制氢。”张锦英告诉记者。

团队采用简单的溶剂转换超声法，将原本疏水、O—C距离大于3.55/3.56Å的C60转变为C60@（H2O）60凝胶结构，使O—C距离缩短至约3.07Å。研究发现，距离的缩小显著增强了C60与水之间的电子转移，产氢速率达到5.7毫摩尔/小时/克，高于绝大多数碳基光催化剂。

“这好比让水分子‘贴紧’催化剂的表面，电子传递的‘通道’就被打通了。”张锦英解释。由于C60碳笼高度对称、所有碳原子等价，它为精确测定分子间距提供了理想模型，为设计高效光催化剂开辟了新思路。