过去科学家发现，半导体和催化剂的“配合不当”会导致电子流动受阻，就像电路接触不良一样，大大降低光能转化效率。近日，武汉工程大学传来好消息：该校材料科学与工程学院胡六永教授团队破解了这一难题，找到了让电子“畅通无阻”的新方法。这项成果日前发表于《自然·通讯》。
据专家介绍，在半导体光电化学反应中，半导体与助催化剂之间的界面电荷传输势垒往往是造成电荷在界面处发生复合的关键因素，两者之间的能级不匹配通常难以为界面电荷的分离与传输提供足够的驱动力。
研究图示。受访单位供图
研究团队创新性地在半导体CuO与铁单原子催化剂（Fe SACs）之间引入铂纳米团簇（Pt NCs），构建“Pt-Fe键”电荷传输通道，显著降低界面电荷复合率。实验表明，Pt团簇不仅加速电子提取，还协同调控Fe SACs的催化活性，使界面反应动力学大幅提升。基于优异的光电化学性能，团队进一步实现了广谱灭生性除草剂草甘膦的灵敏检测，为农药残留监测提供了新方法。
该研究依托武汉工程大学“一流学科重大标志性成果培育计划”，通过“揭榜挂帅”机制整合跨学科资源，历时多年攻关完成。该成果为光催化及光电化学领域电荷传输与分离机制提供了全新解决方案，此项研究为界面电荷动力学调控提供了范式级策略，具有重要科学价值。
据悉，武汉工程大学近年来通过制定学术期刊分级名录、强化科研奖励机制等举措，加快重点科研成果的培育。下一步，团队将围绕“双碳”目标，探索该技术在太阳能燃料合成与工业污染物降解中的规模化应用。
论文链接：https://doi.org/10.1038/s41467-025-58174-x
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