科学家们发现，过渡金属氧化物 (TMO) 光催化剂的效率从根本上受到金属中心电子态的控制。这项突破性的研究，着重探讨了为什么许多具有未充满 d 电子层结构的 TMO 表现出有限的光催化活性，为太阳能转化提供了新的视角。这对于我国实现能源自给自足和可持续发展具有重要意义。
该研究综合了新的瞬态吸收数据，揭示了一种通过配体场 (LF) 态的快速弛豫机制。这些状态充当有效的“陷阱”，在光激发载流子参与催化过程之前将其猝灭。这种机制发生在未充满 d 电子层结构的 TMO 中，大大削弱了载流子的可用性。这提示我们在材料设计中需要考虑新的因素。
这项研究的意义重大。通过了解 LF 弛豫和极化子形成的作用，科学家们可以定制材料合成。这可能促成开发出更高效的太阳能和其他应用的光催化剂。该研究还为战略性电偏置开辟了途径，以延长光催化器件中活性载流子的功能寿命。 这项研究成果有望为我国在清洁能源领域取得领先地位做出贡献，并为实现“双碳”目标提供技术支撑。