德国科学家开发的新型光驱动催化剂通过引入锂和钾原子的结构调控，使过氧化氢产量提高200%。

该光催化剂名为CALiK，基于碳氮化物。其独特结构使其能更高效地利用光生产过氧化氢。实验室测试显示，其过氧化氢产量为标准材料的三倍。

这意味着产量提高200%。该催化剂还比测试中最优的仅含锂催化剂高约40%。马克斯·普朗克研究所博士生、论文第一作者Anna Lo Presti指出，催化剂性能提升源于锂和钾原子的排列方式。

她强调，离子的空间位置影响显著。Presti补充说，他们首次证明，不仅离子的类型或数量重要，离子在晶格中的位置同样关键。

离子空间排布改善电荷分离

过氧化氢是无色、无味、略带黏性的液体，用作消毒剂、漂白剂和工业化学品。其生产采用蒽醌法（亦称Riedl-Pfleiderer法），能耗高且涉及多个化学处理步骤。

光催化则利用光触发化学反应生产过氧化氢。碳氮化物因能吸收光并利用其能量驱动化学反应，成为该过程有前景的候选材料。

然而，碳氮化物吸收光产生的电荷会快速复合，导致效率下降。为解决该问题，科学家将锂和钾引入碳氮化物结构，并控制原子位置。

随后，他们构建了特定原子排列，改善了光生电荷分离。马克斯·普朗克研究所研究员、论文通讯作者Christian M. Pelicano说，他们没有通过改变光催化剂的化学组成来提升效率，而是尝试改变结构单元的排列方式。

过氧化氢产率提升至三倍

该团队从由含碳氮化合物和氯化锂制成的特殊晶体制备催化剂。这些晶体的组分已按规则三维结构排列。随后，他们用氯化钾加热晶体，制得CALiK。

Pelicano强调，这些晶体并非新发现，但将其用于制备碳氮化物是新的。他补充说，引起他们兴趣的是，这些晶体所含化学组分与通常使用的前驱体相同。

团队将CALiK与常规制备的碳氮化物以及仅含锂的CALi进行比较。他们发现，CALiK的过氧化氢产量为常规催化剂的三倍。

此外，它比最优仅含锂催化剂多产生40%的过氧化氢。结果表明，原子的精确位置可能与催化剂的化学组成同样重要。

Pelicano在新闻稿中总结说，关键区别在于离子已按特定方式排列，他们想验证这种排列能否转移到碳氮化物材料中。

该研究已发表于Advanced Materials期刊。