氢气经常被誉为未来的能源解决方案，尤其是通过环保方法产生的氢气。除了能源潜力之外，氢气在生产活性成分和各种基本化合物方面也发挥着至关重要的作用。要生成氢气，可以通过一系列化学反应将水（H2O）转化为氢气（H2）。

然而，由于水分子非常稳定，将其分裂成氢和氧对化学家来说是一个巨大的挑战。要想成功，首先必须使用催化剂激活水分子，这样水分子才更容易发生反应。

由德国明斯特大学有机化学研究所 Armido Studer 教授领导的研究小组开发出了一种光催化工艺，在这种工艺中，水在温和的反应条件下通过三芳基膦而不是像大多数其他工艺那样通过过渡金属复合物被激活。

在光能（LED）的作用下，水（H2O）中的氢原子（H）被转移到膦-水自由基阳离子上。这一重要的自由基中间体可进一步将氢原子（白色）转移到基质上。蓝色区域表示电子自旋分布。图片来源：Christian Mück-Lichtenfeld

研究小组最近在《自然》（Nature）杂志上发表的这一研究成果，将为高度活跃的自由基化学研究领域打开一扇新的大门。通常自由基是高活性的中间体。研究小组使用一种特殊的中间体膦水自由基阳离子作为活化水，从中可以轻易地拆分出 H2O 中的氢原子，并转移到另一种底物上。

"反应由光能驱动。"Armido Studer 说："我们的系统为研究利用氢原子作为合成试剂的未研究化学过程提供了一个理想的平台"。

Christian Mück-Lichtenfeld 博士使用理论方法分析了活化水复合物，他说："这种中间体中的氢氧键异常微弱，因此可以将氢原子转移到各种化合物中。"进行实验工作的张晶晶博士补充说："在所谓的氢化反应中，活化水的氢原子可以在非常温和的条件下转移到烯烃和炔烃中"。

氢化反应在医药研究、农用化学工业和材料科学领域都非常重要。