过去20年，利用太阳光制取绿色氢气作为低碳未来的重要途径，备受关注。在众多太阳能驱动的制氢方法中，光催化法因其简便、成本低且易于规模化生产而备受瞩目。

近日，一项发表在《化学工程杂志》上的新研究提出，构建二维/二维化学键合外延异质结构，将两种能带边缘位置合适的半导体结合，可实现直接的Z型电荷转移，有效解决多种光催化难题。该研究采用水热拓扑化学法，以Bi₄Ti₃O₁₂片状前驱体和SrCl₂·6H₂O为原料，在反应釜中进行反应，成功精确控制了2D/2D外延异质结构SrTiO₃/Bi₄Ti₃O₁₂纳米片的表面粗糙度和光催化性能。

这种纳米片具有显著优势，包括更低的复合率、更快的界面与表面电荷转移速度，以及保持较高的氧化还原能力。粗糙、高比表面积的纳米片光催化活性大幅提升，这得益于其拥有更多的活性位点。研究还发现，增强的H₂析出作用与更粗糙的片层密切相关，实现了高达2950 ×g⁻¹ ×h⁻¹的H₂生成速率，远超单纯异质结形成的效果。这表明，在提升光催化活性方面，更大的比表面积和更多的活性位点发挥了更为关键的作用。

“本研究结果凸显了详细理解和掌握合成过程对于制备任何纳米结构功能材料的重要性。二维/二维异质结构纳米片的形成证明了开发二维纳米片的可行性，提高了量子效率，并在光催化水分解方面取得了新突破。”共同通讯作者、台湾大学化学工程系特聘教授吴志成(Jeffrey CS Wu)表示。

出版详情：作者：Marjeta Maček Kržmanc等人，标题：《通过调控Bi₄Ti₃O₁₂到SrTiO₃的水热转化来控制二维(2D)SrTiO₃纳米片的光催化析氢功能》，发表于：《化学工程杂志》(Chemical Engineering Journal )(2026)。期刊信息：化学工程期刊