研究人员) SEKI Kazuhiko，首席高级研究员，NANDAL Vikas，AIST 全球零排放研究中心人工光合作用研究组博士后研究员，MATSUZAKI Hiroyuki，组长，SHOJI Ryota，AIST 材料化学测量研究所纳米材料结构分析研究组博士后研究员
- 研究团队成功获得粉状硫氧化物光催化剂的光激发载流子寿命等物理特性
- 利用硫氧化物光催化剂的物理性质进行的模拟提供了实现 10% 转化效率的条件
- 预计有助于显着提高粉末状光催化剂的性能
（左）氧硫化物光催化剂Y的光激发载流子浓度的时间演变2钛2O5S2相对于光照射后1皮秒的情况。照片显示的是粉末状的Y2钛2O5S2用于本次测量。 （右）根据光催化剂颗粒的大小进行性能预测。
2019年，信州大学特约教授DOMEN Kazunari等人。开发出粉末状硫氧化物光催化剂Y2钛2O5S2吸收波长低于 650 nm 的阳光并将水分解为氢气和氧气。该光催化剂可在20小时内将水以2:1的体积比连续分解为氢气和氧气，理论上可望实现10%以上的转化效率。但目前的转换效率还不到1%，需要进一步改进光触媒，但指南尚不明确。
与研究合作伙伴合作*，AIST研究人员阐明了氧硫化物光催化剂Y所需的条件2钛2O5S2，在可见光下将水分解为氢气和氧气，实现太阳能到反应能的转换效率（以下简称“转换效率”）超过10%，达到实用化。
在本研究中，通过使用瞬态吸收光谱，Y的光激发载流子浓度2钛2O5S2在1皮秒到1微秒的6个数量级的范围内随时间记录，并通过分析记录的数据获得物理特性，例如粉末形式的光激发载流子的寿命（以下简称“载流子寿命”）。然后，利用物理性质进行模拟，以获得转换效率与粉末粒径之间的关系。研究发现，通过将颗粒尺寸减小到1微米以下，转换效率可以超过10%。此外，模拟分析假设掺杂效应可以延长载流子寿命，表明通过将电子浓度降低到当前水平的 1/100，转换效率大于 10%。
这项研究结果为进一步提高硫氧化物光催化剂的转化效率和开发更有效地从水中制氢的新材料提供了定量指导。
*人工光合化学过程研究会 (ARPChem) 受 NEDO、德岛大学、京都大学和信州大学委托。