“双碳”背景下，氢能成为推动能源生产消费绿色低碳转型的重要抓手，是能源结构优化的主要发展方向。太阳能驱动光催化水分解制氢极具前景，具有太阳能丰富且绿色、无CO₂排放、不受地域限制等优势。例如：远离陆地的轮船上，通过光催化分解海水制氢，可维持正常工作和生活。但目前绝大部分光催化剂的光催化水分解制氢效率低于10 mmol/h/m²，无法实现鼓泡式制氢，与商业应用要求相距甚远。

上海交通大学潘云翔教授和周寅宁副教授及华东理工大学李锦锦副研究员等合作，设计开发出多孔聚合物微反应器，通过将Pt/CdS光催化剂锚定于微反应器孔道壁上，实现了高达602.5 mmol/h/m²的光催化水分解制氢效率，这是传统反应器的1000倍。将微反应器组装成反应面积达1 m²的平板式反应器，反应100 h制氢效率始终在600 mmol/h/m²左右，且氢气鼓泡剧烈。这为光催化水分解制氢的商业化提供了重要技术和理论支撑。

传统反应器内，光催化剂分散于水中，需利用搅拌提升光催化剂在水中的分散度。但水分子和光催化剂均快速运动，这不利于水分子在光催化剂表面的反应。与此不同，研究团队开发的多孔聚合物微反应器内，光催化剂固定于微反应器孔道壁上，水缓慢流过孔道、停留时间长，可与光催化剂充分作用，进而显著提升水分解制氢效率。

将光催化剂锚定于多孔聚合物微反应器孔道壁的过程中，Pt⁴⁺离子还原是关键环节。传统还原技术包括高温氢气还原和硼氢化钠化学还原。聚合物不耐高温，高温氢气还原易破坏聚合物结构。硼氢化钠化学还原虽操作温度较低，但硼氢化钠易破坏聚合物结构。为解决这些问题，研究团队利用自主研发的新型低温等离子体设备，不使用氢气、硼氢化钠及酸、碱、有机溶剂等，仅使用氩气引发低温等离子体，在室温，利用氩气电离形成的电子与Pt⁴⁺离子反应将Pt⁴⁺离子还原成Pt⁰原子。同时，利用氩气电离形成的电子与聚合物骨架原子和Pt⁰原子的碰撞，引发物种间反应，形成较强Pt-聚合物作用，进而将Pt颗粒锚定于聚合物孔道壁上。低温等离子体室温无氢还原制备的Pt颗粒尺度均匀、分散度高，且不损害聚合物孔道结构。

研究团队开发出了不同体积（1~2000升）的低温等离子体设备，并已成功用于合成Pt/Ni/Pd/Au等催化材料、Ni-Mo-S等金属硫化物、碳化钼/碳化钨等金属碳化物以及对碳管/石墨烯等材料表面改性。室温特性使低温等离子体设备非常适合用于对温度较敏感的材料。此外，设备也已大规模商业用于电路板精细加工领域。