近年来，在能源枯竭问题日趋紧张以及环境问题日趋严峻的大背景下，利用光催化全分解水制取氢气作为绿色燃料被认为是未来可再生能源技术应用的基础。在实际应用中，充分利用太阳光以获得较高的效率仍然是一个巨大的挑战。根据太阳光响应的范围，目前已开发的能全分解水的材料基本上都是紫外光或者可见光响应的半导体材料，绝大部分光催化剂不能在近红外光条件下进行全分解水反应。从太阳光谱组成来看，近红外光区（λ > 800 nm）达50%以上。因此，为最大限度利用太阳能，开发近红外光响应的光催化全分解水光催化剂成为当前材料和能源化学领域研究的热点。

近日，江苏大学的施伟东教授团队报道了通过原位光沉积的方法将铂单原子/簇（Pt-SACs）选择性地锚定在植酸镍（PA-Ni）敏化的聚合氮化碳(PCN)复合体系上实现了波长在大于800 nm以上的光催化全分解水性能。

作者首先比较了PA-Ni光敏化剂前驱体Ni的含量对近红外波长大于800 nm光催化全分解水性能的影响。然后，进一步研究铂单原子/簇的沉积时间对近红外波长大于800 nm光催化全分解水性能的影响。其中，最优的催化剂（PA-Ni_1.1@PCN/Pt_5hNIR）在近红外波长大于800 nm的条件下辐照24小时的分解水产氢性能是1.4 μmol，产氧性能是0.65 μmol，这非常接近于理论上水分解的化学计量比。同时通过H₂¹⁸O同位素标记实验证实氧气来源于光催化水的分解。

该工作通过800 nm泵浦近红外区瞬态吸收光谱发现，最优光催化剂PA-Ni_1.1@PCN/Pt_5hNIR比没有铂单原子/簇修饰的PA-Ni_1.1@PCN光敏化体系具有着更长的衰减寿命，意味着负载铂单原子/簇后光生电子有更多机会参与到光催化全分解水反应过程中。基于之前所报道的一些染料敏化水分解的工作和作者的实验结果，作者提出了一种可能的近红外光催化全分解水机理。在波长大于800 nm的近红外光照射下，PA-Ni配体作为光敏化剂发生光激发，然后产生的光生电子注入到PCN的导带（CB）上，紧接着所注入到PCN的导带（CB）上的光生电子转移到铂单原子/簇上（Pt-SACs），在铂单原子/簇上进行质子还原产生氢气（H₂）。与此同时，植酸镍配体（PA-Ni）的光生氧化端（PA-Ni⁺）从水中接受电子产生氧气（O₂）而再生。

这项工作代表着首例近红外光响应的光敏化体系实现波长大于800 nm的全分解水性能，为未来光敏化体系在原子水平上精准调控和设计助催化剂沉积用于促进近红外光全分解水性能提供了参考。