德国亥姆霍兹德累斯顿罗森多夫研究中心（HZDR）先进系统理解中心（CASUS）的科研团队近期引入了一种可靠且可复现的理论方法，用于加速太阳能燃料催化剂的研究。该方法通过计算机建模预测了聚庚嗪酰亚胺材料的性能，并已通过实验验证，有望推动该领域快速发展。

聚庚嗪酰亚胺属于氮化碳材料，具有层状结构，能吸收可见光，适合用于阳光驱动的化学反应。这种材料生产成本较低、无毒且热稳定性好，但早期版本因电荷分离效率低而表现不佳。研究人员发现，引入金属离子可以改善其电荷分离特性，增强催化性能。

为了优化聚庚嗪酰亚胺催化剂，团队使用多体微扰理论方法进行了系统分析，评估了53种金属离子的影响。第一作者Zahra Hajiahmadi博士表示：“我们采用的计算框架超越了传统建模，准确描述了材料的光吸收和电子结构行为。”该方法考虑了激发态效应，尽管计算需求大，但新研究证明了其价值。

实验部分，团队合成了八种含不同金属离子的聚庚嗪酰亚胺材料，测试其催化过氧化氢生产的能力。结果与理论预测高度一致，优于其他计算方法。资深作者Thomas D. Kühne教授指出：“这项工作消除了对聚庚嗪酰亚胺作为下一代光催化平台的疑虑，为设计高效催化剂提供了清晰路径。”

这项研究有助于加速太阳能燃料催化剂的发展，应用于水分解产氢、二氧化碳还原和过氧化氢生产等领域，推动可持续能源技术。

出版详情：作者：Zahra Hajiahmadi等人；标题：《Scientists unlock a powerful new way to turn sunlight into fuel》；发表于：《Journal of the American Chemical Society》(2026)；杂志信息：《Journal of the American Chemical Society》。