光催化太陽能轉換是解決能源和環境問題的有效方式之一。黑磷烯作為一種新興的二維材料，具有層數依賴的直接帶隙、寬的光譜響應、高的載流子遷移率、豐富的活性位點等諸多優點，近幾年來被廣泛用于光催化太陽能轉換領域。但是黑磷烯制備條件苛刻，并且光生載流子復合快等問題限制了其在光催化領域的發展。開發溫和的制備方法，構建高效的黑磷基光催化體系仍然是極具挑戰性的課題。

　　近期，中國科學院理化技術研究所光化學轉換與合成研究中心研究員陳勇團隊以紅磷為原料，一步法原位制備了黑磷/紅磷異相結光催化劑。研究人員發現，利用乙二胺、己二胺等作為反應溶劑，可以在溫和的條件下控制紅磷到黑磷的部分轉變。該方法巧妙構建了黑磷/紅磷異相結，實現了不同半導體之間完美的界面接觸，促進了光生載流子的分離，最終實現不加任何犧牲試劑條件下的光催化分解水產氫。通過與中科院物理研究所研究員翁羽翔合作，研究人員利用時間分辨的瞬態吸收光譜研究光生載流子的動力學行為，揭示了光激發過程中電子從紅磷到黑磷轉移的Z-scheme機制。

　　相關研究成果發表在近期的Angewandte Chemie International Edition上，并被選為熱點文章。文章第一作者是理化所博士研究生劉福來，通訊作者為陳勇。相關研究工作得到中科院B類戰略性先導科技專項、國家自然科學基金委和中科院-香港大學新材料合成與檢測聯合實驗室的支持。

　　論文鏈接 

　　直接Z-scheme黑磷/紅磷異相結示意圖