摘要：2025年1月3日，同济大学徐晓翔教授、中国科学院金属研究所刘岗研究员在国际知名期刊Nature Communications发表题为《Fluorine-expedited nitridation of layered perovskite Sr2TiO4fo

光催化整体水分解是一种利用太阳能可持续提供氢气的有前途的方法。为充分利用太阳能，该反应需要基于可见光活性半导体进行操作，但非常具有挑战性。

2025年1月3日，同济大学徐晓翔教授、中国科学院金属研究所刘岗研究员在国际知名期刊Nature Communications发表题为《Fluorine-expedited nitridation of layered perovskite Sr2TiO4 for visible-light-driven photocatalytic overall water splitting》的研究论文，喻金星、Jie Huang为论文共同第一作者，徐晓翔教授、刘岗研究员为论文共同通讯作者。

徐晓翔，同济大学化学科学与工程学院教授。2006年本科毕业于中国科学技术大学，导师：陈春华教授；2010年在英国圣安德鲁斯大学（U. of St Andrews）获得博士学位，导师：John T.S. Irvine 教授、Shanwen Tao 教授；随后留校进行博士后研究（导师：John T.S. Irvine教授），期间前往美国加州理工学院（Caltech）作访问学者，导师为Michael R. Hoffmann教授；2014年回国加入同济大学担任教授。

徐晓翔教授的研究方向为1.太阳能光催化；2.光电催化；3.新能源材料；4.燃料电池。

刘岗，中国科学院金属研究所研究员、所长，国家杰青（2019），国家优青，科技创新领军人才，英国皇家化学会会士。1981年出生，2003年本科毕业于吉林大学，2009年于中国科学院金属研究所获得博士学位，博士期间2007-2008年作为联合培养研究生在澳大利亚昆士兰大学开展研究工作。博士毕业即加入金属研究所工作。

刘岗研究员主要从事清洁能源转化用新材料与器件研究。截至2023年9月，他在Nature、Joule、PNAS、Adv. Mater.、J. Am. Chem. Soc.、 Angew. Chem. Int. Ed.、Nat. Commun.、Natl. Sci. Rev.、Sci. Bull.等期刊上发表论文190余篇，被SCI引用3.2万次，连续（2017-2022年）入选全球高被引学者，获授权专利33件。

在本文中，作者采用氟（F）-加速氮化策略来修饰宽带隙半导体Sr2TiO4，以实现可见光驱动的光催化整体水分解。

对比传统的氮化方法，引入F-加速氮化完美地结合了用于强可见光吸收的高浓度N掺杂剂和用于有效分离光载流子的低浓度缺陷（即Ti3+和氧空位）。

F-加速氮化产物在涂覆Ti-羟基氧化物保护层并沉积RhCrOy助催化剂后，可以稳定地进行光催化整体水分解，其在420±20nm处表观量子效率为0.39%，太阳能制氢效率为0.028%。

这些发现证明了F-加速氮化策略的有效性，并为提升许多其他宽带隙半导体的光催化活性提供了指导。

图1：不同的氮化策略

图2：晶体结构分析

图3：元素的配位状态

图4：光载流子分离

图5：光催化活性和稳定性

综上，作者研究了一种通过F-加速氮化策略修饰的Sr2TiO4半导体，用于可见光驱动的光催化整体水分解。研究发现，经过F-加速氮化处理的Sr2TiO4在420±20 nm处的表观量子效率达到0.39%，太阳能制氢的效率为0.028%，显著提高了其光催化活性。

这不仅证明了F-加速氮化策略的有效性，还为其他宽带隙半导体的光催化性能提升提供了指导，具有在可持续氢能生产和清洁能源开发中的应用潜力.

Yu, J., Huang, J., Li, R. et al. Fluorine-expedited nitridation of layered perovskite Sr2TiO4 for visible-light-driven photocatalytic overall water splitting. Nat. Commun., (2025).

来源：华算科技