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半導體材料的光響應能力有限，阻礙了太陽能驅動的水分解技術的發展。嘗試利用近50%的紅外輻射進行光熱協同和催化反應增強，但液相反應中的熱損失導致能量轉換效率低。基于此，南京航空航天大學常焜教授等人報道了利用光熱驅動催化的水裂解系統，在水-空氣界面處設計了K-SrTiO₃負載TiN硅棉。測試發現，該氣-固體系在1個太陽照射下，析氫速率達到275.46 mmol m^-2 h^-1，太陽能制氫效率為1.81%，是液態水裂解效率的2倍以上。

通過DFT計算，作者模擬了液相和氣相*H₂O分子在K-STO催化劑上的吸附，以及不同相間氫原子（*H）的吸附和H₂的生成。作者計算了298、323、373 K（液態水完全轉化為水蒸氣）三個步驟的自由能變化，在液-固體系中，液體*H₂O的吸附過程是一個上坡反應，上坡反應是該反應的速率決定步驟。而氣態*H₂O的吸附過程為下坡反應，對比液態水，氣-固界面的能壘更低，催化劑表面更容易吸附蒸汽。

此外，*H₂O和*H的吸附能隨著溫度的升高而降低。在液-固體系中，*H₂O和*H的吸附能分別為0.725和0.425 eV（298 K）、0.540和-0.276 eV（323 K），溫度升高到373 K時，吸附能分別下降到0.372和0.201 eV，表明溫度是影響催化過程的重要因素。在相同溫度下，氣相的吸附能低于液相，表明氣-固光熱催化工藝更適合該反應，引入氣相是提高催化體系整體性能的關鍵。

Non-Lignin Substrate Constructing the Gas-Solid Interface for Enhancing the Photothermal Catalytic Water Vapor Splitting. Adv. Mater., 2023, DOI: https://doi.org/10.1002/adma.202305535.

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