德国团队用锂、钾原子的“站位”调控氮化碳，实验室产量提升200%。

这种催化剂由德国马克斯·普朗克研究所的研究人员开发。

德国科学家开发的一种新型光驱动催化剂通过对锂原子和钾原子进行巧妙调整，使过氧化氢产量提高了200%。

这种光催化剂名为CALiK，基于氮化碳。其独特结构使其能够更高效地利用光来生产过氧化氢。实验室测试表明，它生产的过氧化氢是标准材料的三倍。

这意味着产量提高了200%。该催化剂的性能还比测试中表现最好的仅含锂催化剂高出约40%。马克斯·普朗克研究所博士生、该研究第一作者安娜·洛·普雷斯蒂指出，这种催化剂性能提升源于锂原子和钾原子的排列方式。

她强调，离子的空间位置会产生很大差别。“我们首次证明，重要的不仅是离子的类型或数量，还有它们在晶格中的位置，”普雷斯蒂补充说。

巧妙的原子开关

过氧化氢是一种无色、无味、略带黏稠的液体，可用作消毒剂、漂白剂和工业化学品。它通过蒽醌法（也称里德尔-普菲尔德雷尔法）生产，该方法能耗高，且涉及多个化学处理步骤。

相比之下，光催化利用光来触发生成过氧化氢的化学反应。氮化碳已成为这一过程中颇具前景的选择，因为它能吸收光，并利用其能量驱动化学反应。

然而，当它吸收光时产生的电荷迅速复合，其效率往往会降低。为解决这一问题，科学家将锂和钾引入氮化碳结构中，并控制原子的位置。

随后，他们创造出一种特定的原子排列，改善了光生电荷的分离。“我们没有通过改变光催化剂的化学组成来提高效率，而是尝试改变其结构单元的排列方式，”该研究通讯作者、马克斯·普朗克研究所研究员克里斯蒂安·M·佩利卡诺博士说。

产量提高三倍

在这种催化剂的制备中，团队首先使用了由含碳氮化合物和氯化锂制成的特殊晶体。这些晶体的组分已经以规则的三维结构排列。然后，他们将晶体与氯化钾一起加热，制得CALiK。

佩利卡诺强调，这些晶体本身并不新，但将其用于生产氮化碳是新的。“引起我们兴趣的是，它们所含的化学成分与我们通常使用的前驱体相同，”他补充说。

随后，团队将CALiK与常规制备的氮化碳以及仅含锂的CALi版本进行了比较。他们惊讶地发现，它生产的过氧化氢是常规催化剂的三倍。

此外，它产生的过氧化氢比表现最好的仅含锂催化剂还多40%。这些发现表明，原子的精确放置可能与催化剂的化学组成同样重要。

“关键区别在于，离子已经以特定方式排列，我们想知道这种排列能否转移到氮化碳材料中，”佩利卡诺在新闻稿中总结道。

该研究已发表在《先进材料》期刊上。

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