光催化是将光能转化为化学能的绿色可持续技术。受制于有限的本征光催化活性，例如吸光率低、载流子易复合以及表面光催化反应速率低等问题，现有光催化材料常无法满足其走向应用。发展新型光催化材料一直是光催化领域的研究热点。近年来，二维光催化材料体系不断涌现，例如石墨相氮化碳、二硫化钼等，二维材料的结构能提高光生载流子分离效率，提供丰富的表面光催化活性点位，促进表面光催化反应速率，二维光催化材料是一类极具潜力的新型光催化材料体系。

　　受此启发，我们围绕二维稀土材料，采用高通量方法，开展基于密度泛函理论的光催化材料筛选。通过筛选数据库中二维稀土材料的空间群，运用适用于二维材料能带结构、声子谱计算的mTASK泛函，约束材料晶体结构，计算材料剥离能、生成焓、声子谱等与实验相关的物理化学参数，成功筛选出新型二维光催化材料PrOBr。

高通量筛选二维稀土光催化材料

　　实验制备并验证PrOBr材料具有易于剥离制备的特征，合适的带隙、光学特性等表征证实了其具有优异的本征光催化活性。以HER和CO₂RR为探针反应考察其光催化活性发现，同等条件下，无修饰、改性的二维PrOBr材料具有超过典型光催化材料几倍的性能。

二维PrOBr与其他材料光催化性能比较

　　该研究工作以“Computation-aided discovery and synthesis of 2D PrOBr photocatalyst”为题发表在”ACS Energy Letters”上（2022, 7, 1980-1986, DOI:10.1021/acsenergylett.2c00951）。第一作者为中国科学院上海硅酸盐研究所助理研究员王榕艳，通讯作者为施剑林院士、张玲霞研究员和丹麦技术大学王振斌博士。研究工作得到了中国国自然基金面上、上海市科技创新扬帆计划和中国博士后面上等基金的资助和支持。

　　论文链接：https://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/acsenergylett.2c00951