氫能作為一種清潔能源，具備熱值高，不污染環境，可直接實現從化學能到電能的轉換等優點。以水為原料，太陽能作為能量來源的太陽能光分解水制備氫氣是目前各國科學家共同關心的研究領域。在光解水制氫中，金屬鉑一直被視為最有效的共催化劑之一，然而，其同樣會高效催化氫氣的氧化反應，這一逆反應限制了催化劑光能轉換效率的提升。近期，華東理工大學材料科學與工程學院新型清潔能源材料研究室楊化桂教授團隊開發出一種新型共催化劑材料，一氧化鉑團簇，其不僅能有效地抑制氫氣氧化反應，同時維持了高效的太陽能光解水制氫性能，相關的研究結果在線發表在2013年9月17日《Nature Communications》上。 

　　該團隊利用高分子配體作為形貌控制劑，通過硼氫化鈉溶液將貴金屬鉑從前驅體溶液中還原并負載在基底光催化劑材料表面。通過氫氣氧化反應和光解水制氫等相關性能檢測，發現該共催化劑不僅有效抑制氫氣的氧化過程，同時具備高效穩定催化氫氣釋放的能力。但由于共催化劑的粒徑較小，使用X射線衍射（XRD）以及掃描透射電鏡(STEM)等表征方法均不能有效解析其微觀結構，因而，對進一步闡明該共催化劑在控制氫氣反應方向中的結構-活性關系造成了一定的困難。圖1通過北京同步輻射裝置（BSRF）1W1B-XAFS實驗站獲得的Pt-L₃邊X射線吸收譜。(a)：Pt的L₃邊XANES譜；(b)：與(a)圖中對應的R空間的EXAFS信號。　

　　同步輻射X射線吸收精細結構譜（XAFS）具有非常高的元素選擇性，能用于鑒別和判定材料中貴金屬原子層面的結構信息，從原子水平揭示貴金屬原子的第一近鄰原子和外界環境。因此，該團隊通過北京同步輻射裝置1W1B-XAFS實驗站，采用XAFS技術對該共催化劑的微觀結構進行了解析，通過對實驗譜進行計算模擬，成功證明了這一新型共催化劑的組成為一氧化鉑。隨后，在第一性原理計算及相關熱力學分析的輔助上，闡明了其單向抑制氫氣氧化過程的作用機理，最終在國際上首次提出了這一具有控制氫氣反應方向能力的新型共催化劑材料，為光解水領域產氫共催化劑增加了新的一員。 

　　該研究成果為進一步提升高效催化劑的光解水性能提供了可能性，將XAFS實驗技術與理論計算有機結合，闡明了一氧化鉑共催化劑控制氫氣反應方向的特殊能力，具有重要的科學意義。這一發現不僅為相關催化產氫機理提供了重要探索途徑，也為光電催化反應、水煤氣反應、燃料電池等相關清潔能源領域的發展提供了重要的理論依據及應用基礎，在解決能源危機和環境污染問題方面起到促進作用。 
發表文章： 

　　Yu Hang Li, Jun Xing, Zong Jia Chen, Zhen Li, Feng Tian, Li Rong Zheng, Hai Feng Wang*, P. Hu, Hui Jun Zhao,and Hua Gui Yang*.Unidirectional suppression of hydrogen oxidation on oxidized platinum cluster,Nat. Commun., 4, 2500, 2013.