利用太阳能分解水制取氢气，被视为解决能源危机和环境污染问题的理想技术路径。然而，传统光催化材料将太阳能转化为氢能的效率仅有 1%左右，长期制约了绿色制氢产业规模化发展。

近日，昌吉学院物理与材料科学学院教授朱应涛团队在该领域取得重要进展。其主持的“不同维度光催化分解水产氢材料电子结构调控与设计”项目，成功构建多维度光催化材料制氢系统，使代表性无贵金属催化材料产氢效率提升近20倍。相关研究成果整体达到国内先进水平，为低成本、规模化绿色制氢开辟了新路径。

以往，业内优化催化材料，普遍针对单一材料进行小幅度改进。该项目团队另辟蹊径，创新建立“维度调控—电子结构优化—催化性能提升” 一体化设计体系，实现了关键性原创技术突破。

朱应涛介绍，团队利用第一性原理计算与人工智能仿真进行前置理论筛选，大幅缩短传统实验试错周期，显著提升了研发精准度与效率；同时联合山东大学开展实验验证，精准优化催化材料的关键性能，并补齐了传统制氢材料太阳光吸收范围窄、光生载流子复合快、制氢反应能力弱3大短板，从根源上提升了制氢效率。

研发过程中，团队系统整合不同维度材料优势，分类施策进行优化升级。其中，经锂、钾元素改良的新型无贵金属制氢材料，不仅制氢效率高，且在太阳光照射下，能够持续、稳定地产出大量氢气；全新研发的纳米管材料则显著提升了电子传输性能，能量利用效率进一步提高，整套技术体系成熟度较高。

“与添加贵金属的商用催化材料不同，我们重点研发的是无贵金属材料。”朱应涛说，新材料在保证高制氢效率的同时，大幅降低了材料制备与应用成本，为规模化应用奠定了基础。

朱应涛表示，团队后续将依托新疆得天独厚的太阳能资源，同步开展二氧化碳光催化还原研究。待相关技术成熟后，可打造分布式绿色制氢体系，实现太阳能就地转化与氢能储用，为边疆新能源产业发展储备核心材料技术。