新型、无毒、高效！一种以铟为基体的太阳能光催化纳米材料

摘要：

苏黎世大学(University of Zurich)的研究人员通过在以铟为基体的量子点表面添加硫化锌，开发出一种可用于人工光合作用的纳米颗粒。这些量子点用水和阳光生产清洁的氢燃料——一种可持续能源。他们推出了新型环保、高效的太阳能光催化材料。

量子点是准零维的纳米材料，是真正的“多面手”。这些物质结构只有几个纳米大小，与分子或原子相似，又被称为“人造原子”，它们的形态、大小和电子数可以被系统地调制。这意味着它们的电学和光学特性可以为许多特定的目标领域定制，例如新的显示技术、生物医学应用以及光电和光催化领域。

利用阳光和水生产燃料

另一项以应用为导向的研究方向是直接从水和太阳能中产生氢气。氢是一种清洁高效的能源，可以转化为目前被大家广泛使用的燃料，包括甲醇和汽油。以前用于能源研究的最有希望的量子点类型中含有镉，但是由于镉具有毒性，许多商品都禁止使用它。苏黎世大学化学系教授Greta Patzke和成都西南石油大学以及中国科学院的科学家们已经开发出了一种新型的无毒光催化纳米材料。

含有薄层硫化锌的含铟芯层

这种三个纳米大尺寸的颗粒由磷化铟核和一层非常薄的硫化锌和硫化锌配体组成。Greta Patzke解释说：“与含有镉的量子点相比，这种新型复合材料不仅环保，而且在用光和水生产氢气方面也非常高效。”研究发现量子点表面的硫化物配体有助于光驱动化学反应的关键步骤，即有效分离载流子并迅速将载流子转移到纳米颗粒表面。

应用于环保领域的巨大潜力

新开发的无镉纳米材料有潜力成为多种商业领域所需材料的更环保的替代品。Greta Patzke补充说：“这种水溶性和生物相容性的以铟为基体的量子点将来还可以在生物质能转化为氢气方面进行测试。例如，它们可以被开发成低毒性生物传感器或非线性光学材料。她将继续在大学研究优先项目“LightChEC”中致力于人工光合作用催化剂的开发。这个跨学科的研究计划旨在开发新的分子、材料和直接储存太阳光能于化学键的方法。

参考文献：
Shan Yu, Xiang-Bing Fan, Xian Wang, Jingguo Li, Qian Zhang, Andong Xia, Shiqian Wei, Li-Zhu Wu, Ying Zhou, Greta R. Patzke. Efficient photocatalytic hydrogen evolution with ligand engineered all-inorganic InP and InP/ZnS colloidal quantum dots. Nature Communications, 2018; 9 (1) DOI: 10.1038/s41467-018-06294-y

原文题目：Eco-friendly nanoparticles for artificial photosynthesis，原文来自：sciencedaily，由材料科技在线团队编译。