氫能作為一種清潔能源，具備熱值高，不污染環(huán)境，可直接實(shí)現(xiàn)從化學(xué)能到電能的轉(zhuǎn)換等優(yōu)點(diǎn)。以水為原料，太陽能作為能量來源的太陽能光分解水制備氫氣是目前各國科學(xué)家共同關(guān)心的研究領(lǐng)域。在光解水制氫中，金屬鉑一直被視為最有效的共催化劑之一，然而，其同樣會高效催化氫氣的氧化反應(yīng)，這一逆反應(yīng)限制了催化劑光能轉(zhuǎn)換效率的提升。近期，華東理工大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院新型清潔能源材料研究室楊化桂教授團(tuán)隊開發(fā)出一種新型共催化劑材料，一氧化鉑團(tuán)簇，其不僅能有效地抑制氫氣氧化反應(yīng)，同時維持了高效的太陽能光解水制氫性能，相關(guān)的研究結(jié)果在線發(fā)表在2013年9月17日《Nature Communications》上。 

　　該團(tuán)隊利用高分子配體作為形貌控制劑，通過硼氫化鈉溶液將貴金屬鉑從前驅(qū)體溶液中還原并負(fù)載在基底光催化劑材料表面。通過氫氣氧化反應(yīng)和光解水制氫等相關(guān)性能檢測，發(fā)現(xiàn)該共催化劑不僅有效抑制氫氣的氧化過程，同時具備高效穩(wěn)定催化氫氣釋放的能力。但由于共催化劑的粒徑較小，使用X射線衍射（XRD）以及掃描透射電鏡(STEM)等表征方法均不能有效解析其微觀結(jié)構(gòu)，因而，對進(jìn)一步闡明該共催化劑在控制氫氣反應(yīng)方向中的結(jié)構(gòu)-活性關(guān)系造成了一定的困難。圖1通過北京同步輻射裝置（BSRF）1W1B-XAFS實(shí)驗(yàn)站獲得的Pt-L₃邊X射線吸收譜。(a)：Pt的L₃邊XANES譜；(b)：與(a)圖中對應(yīng)的R空間的EXAFS信號。　

　　同步輻射X射線吸收精細(xì)結(jié)構(gòu)譜（XAFS）具有非常高的元素選擇性，能用于鑒別和判定材料中貴金屬原子層面的結(jié)構(gòu)信息，從原子水平揭示貴金屬原子的第一近鄰原子和外界環(huán)境。因此，該團(tuán)隊通過北京同步輻射裝置1W1B-XAFS實(shí)驗(yàn)站，采用XAFS技術(shù)對該共催化劑的微觀結(jié)構(gòu)進(jìn)行了解析，通過對實(shí)驗(yàn)譜進(jìn)行計算模擬，成功證明了這一新型共催化劑的組成為一氧化鉑。隨后，在第一性原理計算及相關(guān)熱力學(xué)分析的輔助上，闡明了其單向抑制氫氣氧化過程的作用機(jī)理，最終在國際上首次提出了這一具有控制氫氣反應(yīng)方向能力的新型共催化劑材料，為光解水領(lǐng)域產(chǎn)氫共催化劑增加了新的一員。 

　　該研究成果為進(jìn)一步提升高效催化劑的光解水性能提供了可能性，將XAFS實(shí)驗(yàn)技術(shù)與理論計算有機(jī)結(jié)合，闡明了一氧化鉑共催化劑控制氫氣反應(yīng)方向的特殊能力，具有重要的科學(xué)意義。這一發(fā)現(xiàn)不僅為相關(guān)催化產(chǎn)氫機(jī)理提供了重要探索途徑，也為光電催化反應(yīng)、水煤氣反應(yīng)、燃料電池等相關(guān)清潔能源領(lǐng)域的發(fā)展提供了重要的理論依據(jù)及應(yīng)用基礎(chǔ)，在解決能源危機(jī)和環(huán)境污染問題方面起到促進(jìn)作用。 
發(fā)表文章： 

　　Yu Hang Li, Jun Xing, Zong Jia Chen, Zhen Li, Feng Tian, Li Rong Zheng, Hai Feng Wang*, P. Hu, Hui Jun Zhao,and Hua Gui Yang*.Unidirectional suppression of hydrogen oxidation on oxidized platinum cluster,Nat. Commun., 4, 2500, 2013.