日本东京科学研究所的研究团队开发出一种新型染料敏化光催化剂，该催化剂能够捕获更长波长的可见光，从而更高效地将太阳能转化为氢气。相较于传统光催化剂，此新型催化剂在实验条件下展现出更高的制氢转换效率。

这项研究由东京科学研究所的前田和彦教授与研究生山本遥主导，相关论文发表在《ACS催化》期刊。研究团队将传统染料敏化光催化剂中常用的金属中心“钌”替换为“锇”，成功制备出一种能吸收波长超过600纳米、最高可达约800纳米可见光的新型催化剂。这一改变使催化剂能利用更宽范围的太阳光谱，产生更多激发态电子，进而提升析氢性能。

传统染料敏化光催化剂通常使用钌配合物作为光敏染料，但其主要吸收波长较短的可见光。前田和彦解释道：“染料敏化光催化剂通常使用钌配合物作为光敏染料。然而，钌基配合物通常只吸收波长较短的可见光，最大吸收波长为600 nm。” 研究团队通过引入锇的重原子效应，促进了单线态-三线态激发这一低能电子跃迁，从而实现了对长波长光的有效捕获和利用。

前田和彦进一步指出：“在努力扩大光吸收范围的过程中，锇被证明是获取钌配合物无法使用的波长的关键元素，从而使氢气生产效率提高了一倍。” 效率的提升意味着该催化剂在弱光或散射光条件下也可能具备较好的性能潜力，这对于依赖实际日照条件的人工光合作用等应用具有积极意义。

此项研究为开发能更充分利用太阳光谱的下一代光催化剂提供了新的思路。研究人员表示，这项工作为实现更高效的太阳能制氢技术奠定了基础。

更多信息：作者：Haruka Yamamoto等人，标题：《基于单线态-三线态激发的长波长可见光吸收金属络合物敏化剂染料敏化光催化剂中的电荷转移动力学》，发表于：ACS Catalysis (2025)。期刊信息：ACS Catalysis