光催化技术因其环境友好的特性而备受关注，其中水与催化剂之间的距离对光催化分解水反应至关重要，但受限于活性位点的识别困难，水分子与催化剂活性位点之间的距离对产氢性能的影响至今尚未研究。如何通过调控催化剂活性点与水分子的距离实现催化反应，已成为该领域长期面临的挑战。富勒烯C₆₀具有高度对称的碳笼结构，所有碳原子均处于等价位点，为识别活性位点并精确测定水分子间距提供了理想的模型体系。

针对以上问题，西安交通大学电气学院电工材料电气绝缘全国重点实验室张锦英团队以活性点高度对称且确定的C₆₀为催化点，通过调整水与C₆₀的距离，发现当水与C₆₀距离缩小至3.07 Å，成功触发高效光解水产氢反应。采用简单的溶剂转换超声法，将原本疏水的C₆₀ （O-C距离>3.55/3.56 Å）转变成C₆₀@(H₂O)₆₀凝胶结构(O-C距离~3.07 Å)，实验发现距离的缩短显著增强了C₆₀与水之间的电子转移，使原本无法催化分解水的C₆₀体系首次表现出优异的光催化产氢活性。在不使用任何助催化剂的情况下，该材料的产氢速率达到5.7 mmol h^-1 g^-1，高于目前报道的绝大多数碳基光催化剂。该研究首次发现未经过任何化学修饰的富勒烯C₆₀本身可通过调控其与水分子的距离实现光解水制氢。

上述研究成果以《将水移到C₆₀的3.07Å距离内触发光解水反应》（Positioning Water Within 3.07 Å of C₆₀ to Trigger Hydrogen Photo-evolution）为题发表在催化领域顶级期刊《应用催化B：环境与能源》（Applied Catalysis B: Environment and Energy，IF=21.1）。西安交通大学电气学院博士生谷梦玥、东南大学化学学院博士生程淼和中山大学博士生姚正银为共同第一作者，通讯作者为西安交通大学电气学院张锦英教授、澳大利亚阿德莱德大学Shaobin Wang教授、东南大学管杰教授和中山大学张鹏教授，该工作由国家自然科学基金、中央高校基本科研业务费专项资金、电工材料电气绝缘全国重点实验室、陕西省自然科学基础研究项目以及中央高校基本科研业务费专项资金支持，也得到了西安交通大学分析测试共享中心的大力支持。

论文链接：https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0926337326005795