金属性Ge-Ge键作为内嵌类发色团结构的橙色锗酸锌用于可见光催化分解水

　　太阳能转换装置的效率很大程度上取决于材料对于光子的吸收范围和强度。有机发色团结构与半导体复合是有效提高光吸收能力的途径，但是这种复合受限于两者的能带位置的匹配与否和界面电子传输。华东理工大学材料学院杨化桂课题组实现了构建内嵌类发色团结构的无机半导体，相关研究成果发表在2015年的《Angewandet Chemie International Edition》上。 

　　该研究组合成了具有可见光响应的橙色锗酸锌，并表征了该材料的内部结构及可见光催化分解水活性。表征结果显示橙色锗酸锌为无定型结构，光子吸收范围扩展到700 nm，Ge元素的XPS价态峰多出了Ge-Ge成键的峰，因而可推断出材料内部成键结构发生了变化。可见光催化分解水测试后发现，橙色锗酸锌有良好的可见光催化分解水活性。 

　　利用北京同步辐射装置（BSRF）1W1B-XAFS实验站获得的橙色锗酸锌的结构信息。橙色锗酸锌内部除了与结晶白色锗酸锌一样的Zn-O，Ge-O键，还存在金属性的Ge-Ge键。 

　　审稿人对这个工作给出了较高的评价：“他们的工作证明Ge-Ge金属键能够作为发色团，产生载流子促进光化学反应。该工作对研发新型太阳能光解水催化剂有很大的贡献。”

　　这个研究工作为新型光催化剂的开发与研究提供了思路。在该研究工作中，XAFS提供了精细的结构信息，通过与DFT理论计算的结合，揭示了橙色锗酸锌可见光催化活性的原因。未来更深入的研究过程中，原位的XAFS必定更加有助于解析材料的在催化分解水过程中的结构改变及催化机理研究。

　　发表文章： 

　　L. Qian, J. F. Chen, Y. H. Li, L. Wu, H. F. Wang, A. P. Chen, P. Hu, L. R. Zheng,* and H. G. Yang*, Orange Zinc Germanate with Metallic Ge-Ge Bonds as a Chromophore-Like Center for Visible-Light-Driven Water Splitting. Angew. Chem. Int. Ed. 2015, 54, 11467-11471.