科技日報西安5月19日電（記者王禹涵）光催化分解水制氫是清潔能源領域的熱點，但水分子與催化劑活性位點的距離如何影響反應效率，長期缺乏系統研究。記者19日從西安交通大學獲悉，該校教授張錦英團隊取得突破，發現將水分子與富勒烯C60的距離縮短至3.07埃（Å），無需任何化學修飾或金屬輔助，即可觸發高效光解水產氫反應。相關成果於14日線上發表於《應用催化B：環境與能源》。
C60是一種由60個碳原子組成的碳籠狀分子，又稱富勒烯。“我們首次發現，未經過任何化學修飾的富勒烯C60本身可通過調控其與水分子的距離，實現光解水制氫。”張錦英告訴記者。
團隊採用簡單的溶劑轉換超聲法，將原本疏水、O—C距離大於3.55/3.56Å的C60轉變為C60@（H2O）60凝膠結構，使O—C距離縮短至約3.07Å。研究發現，距離的縮小顯著增强了C60與水之間的電子轉移，產氫速率達到5.7毫摩爾/小時/克，高於絕大多數碳基光催化劑。
“這好比讓水分子‘貼緊’催化劑的表面，電子傳遞的‘通道’就被打通了。”張錦英解釋。由於C60碳籠高度對稱、所有碳原子等價，它為精確測定分子間距提供了理想模型，為設計高效光催化劑開闢了新思路。