根据文献报道，三层结构光催化剂通过优化光电转化效率和电荷传输路径，可显著提升光催化产氢效率。以下是该技术的核心机理及性能突破的关键要素：### 1. **多层异质结协同作用**三重结构采用CdS-Au

欧盟将于2035年起禁止生产新型汽油车和柴油车。电动机预计将在交通工具中日益普及，但并不适用于所有运输类型。

"乘用车可以配备电池，但重型卡车、船舶或飞机无法使用电池储存能量。对于这些运输工具，我们需要寻找清洁的可再生能源，而氢气是一个理想选择。"林雪平大学副教授孙建武表示。他主导的这项研究发表于《美国化学会志》Journal of the American Chemical Society。

林雪平大学的研究团队正在开发利用太阳光能量从水中（H₂O）制氢（H₂）的材料。

该团队先前研究发现，立方碳化硅（3C-SiC）材料在促进水分解为氢气和氧气的反应中具有优良特性。这种材料能高效捕获阳光，通过光化学水分解反应将太阳能转化为制氢能量。

最新研究中，研究人员开发出由三层结构组成的新型复合材料：底层立方碳化硅、中间层氧化钴和最上层催化剂材料。这种Ni(OH)₂/Co₃O₄/3C-SiC复合材料的制氢效率比纯立方碳化硅提升八倍。

当阳光照射材料时，产生的电荷用于分解水分子。关键技术挑战在于阻止正负电荷复合抵消。研究发现，通过三层材料的协同作用能有效实现电荷分离，大幅提升水分解效率。

当前市场主要存在"灰氢"与"绿氢"之分。约96%的市售氢气属于使用化石燃料生产的"灰氢"，每生产一吨将排放十吨二氧化碳。而"绿氢"完全依赖可再生能源电力生产。

研究团队的终极目标是实现仅用太阳能驱动整个制氢反应。目前多数材料的转换效率为1-3%，商业化目标需达到10%。孙建武预测其团队可能在5-10年内开发出达到该效率门槛的材料。若实现纯太阳能驱动，相比当前需补充可再生电力的技术路线，将显著降低"绿氢"生产成本。

该研究获得瑞典国际研究与高等教育合作基金会（STINT）、Olle Engkvist基金会、ÅForsk基金会、Carl Tryggers基金会，以及瑞典政府战略研究领域先进功能材料（AFM）计划的资助。