上海科技大学杨永教授课题组ACS Catalysis：给TiO₂热-光催化配个“水壶”：La₂O₃-TiO₂异质结构储存水分子，突破高温缺水瓶颈

背景：氢能作为清洁能源，通过太阳光驱动水分解制氢是实现碳中和的有效路径之一。热-光协同催化通过耦合光能与热能，有望突破单一催化反应动力学限制，但在高温条件下，水分子快速蒸发导致反应物与活性位点接触效率急剧下降，成为制约热-光催化水分解效率的核心瓶颈。研究目的：针对高温缺水难题，上海科技大学杨永团队提出一种水分子捕获策略，通过构建La2O3-TiO2异质结构，利用La2O3与H2O的可逆脱水反应，实现水分子原位储存与高温下按需释放，同时异质界面形成的内建电场促进光生载流子分离，以协同提升热-光催化全解水性能。结论：最优催化剂2-La-TiO2在400°C热-光全解水H2产率达35.92 μmol·g⁻¹·h⁻¹，为纯TiO2的6.3倍，且可通过室温补水恢复活性，该研究为高温水分解热-光催化剂设计提供了新思路。