【Nat. Commun.】北理工王一鸥团队和北大黄建滨团队合作：表面活性剂凝聚相助力高效稳定太阳能制氢

传统的太阳能制氢研究主要聚焦于催化剂优化，而忽视了水本身作为反应物和介质的内在作用。本研究提出了一种“水工程”策略，利用十二烷基三甲基氯化铵与辛烷磺酸钠构筑的阴/阳离子表面活性剂凝聚相，在溶液中形成大量纳米囊泡和液-液界面，从而重构水的氢键网络。该凝聚相系统将部分强氢键束缚的自由水转化为更易参与反应的“中间态水”，显著提升了Pt/CdS光催化剂的产氢性能：室温下析氢速率达到918 mmol·g⁻¹·h⁻¹，420 nm处表观量子效率达69%，并在32小时的循环测试中保持稳定（衰减<10%）。机理研究表明，中间态水含量与产氢速率呈正相关；凝聚相加速了界面电荷转移，增强了水氧化路径（产生更多羟基自由基），并将表观活化能从18.7 kJ/mol降至6.8 kJ/mol。该策略在不同表面活性剂组合、空穴捕获剂及催化剂体系中表现出普适性，为太阳能制氢提供了一种不依赖传统催化剂设计的新思路。研究结论表明，通过表面活性剂凝聚相“重新编程”水分子环境，可以实现高效且稳定的太阳能制氢，并有望拓展至其他以水为反应物的化学转化体系。