传统的裂解水产氢催化剂在紫外波段有良好的光催化产氢能力，但不具备（或者只有微弱的）可见光响应能力。导致太阳能光谱利用率较低，产氢效果不佳。酸性硫化物半导体材料作为新一代光催化剂材料具备良好的可见光响应特性，但其在光照射下在水中自身容易分解，存在不稳定性，因此一直没有该催化剂实现稳定产氢的成功研究案例。
由日本东京大学Kazunari Domen教授课题组牵头的国际联合研究团队成功开发出了全球首个能够利用可见光将水稳定分解成氢气和氧气的非贵金属酸性硫化物光催化剂，能够有效地吸收利用640 nm以下（600 nm左右是太阳光中强度最高的波长范围）的太阳光实现稳定裂解水产氢，有助于大幅提升太阳光利用率和降低产氢成本。研究人员首先通过固态反应制备了酸性氧化物硫氧钛镱（Y2Ti2S5O2），X射线衍射表征显示产物为四方相，扫描电镜测试显示产物组成颗粒单元属于微米级别，平均尺寸为1-2 µm。紫外可见光谱测试表明Y2Ti2S5O2光吸收谱截止点在650 nm左右（即带隙宽度约1.9 eV），对可见光有良好的响应。莫特-肖特基曲线显示，Y2Ti2S5O2导带比水还原电势更负（产氢反应），而平带比水的氧化更负（析氧反应），即Y2Ti2S5O2带隙结构满足了裂解水产氢的动力学要求。接着研究人员利用化学吸附方法和两步光沉积法依次在Y2Ti2S5O2表面吸附上氧化铱（IrO2）纳米颗粒和均匀沉积氧化铬/铑（Rh/Cr2O3）纳米薄膜，即在Y2Ti2S5O2表面附上共催化剂以进一步提升催化活性。随后将上述共催化剂修饰的Y2Ti2S5O2置于硫化钠-硫酸钠溶液中（并调节了溶液的PH值为8-9左右）进行催化活性测试，结果发现催化剂能够有效吸收波长640nm以下的阳光并成功实现水的分解，进一步计算结果显示在420-480 nm之间氢气量子产量为5.3%，析氧的量子产率为2.3%；催化反应连续进行20小时后，仍可保持81%的初始光催化活性，表现出良好地稳定性。这是全球首次利用酸性硫化物光催化剂成功实现可见光驱动的裂解水产氢的研究案例。
该项研究设计制备了一种新型的酸性硫化物催化剂，通过共催化剂引入和反应条件优化，能够有效吸收波长小于640 nm的太阳光，实现稳定的分解水产氢析氧，为低价高效产氢提供了新的技术方案。相关研究成果发表在《Nature Materials》
