氫氣經常被譽為未來的能源解決方案，尤其是通過環保方法產生的氫氣。除了能源潛力之外，氫氣在生產活性成分和各種基本化合物方面也發揮著至關重要的作用。要生成氫氣，可以通過一系列化學反應將水（H2O）轉化為氫氣（H2）。

然而，由於水分子非常穩定，將其分裂成氫和氧對化學家來說是一個巨大的挑戰。要想成功，首先必須使用催化劑激活水分子，這樣水分子才更容易發生反應。由德國明斯特大學有機化學研究所Armido Studer 教授領導的研究小組開發出了一種光催化工藝，在這種工藝中，水在溫和的反應條件下通過三芳基膦而不是像大多數其他工藝那樣通過過渡金屬複合物被激活。在光能（LED）的作用下，水（H2O）中的氫原子（H）被轉移到膦-水自由基陽離子上。這一重要的自由基中間體可進一步將氫原子（白色）轉移到基質上。藍色區域表示電子自旋分佈。圖片來源：Christian Mück-Lichtenfeld

研究小組最近在《自然》（Nature）雜誌上發表的這一研究成果，將為高度活躍的自由基化學研究領域打開一扇新的大門。通常自由基是高活性的中間體。研究小組使用一種特殊的中間體膦水自由基陽離子作為活化水，從中可以輕易地拆分出H2O 中的氫原子，並轉移到另一種底物上。“反應由光能驅動。”Armido Studer 說：”我們的系統為研究利用氫原子作為合成試劑的未研究化學過程提供了一個理想的平台”。Christian Mück-Lichtenfeld 博士使用理論方法分析了活化水復合物，他說：”這種中間體中的氫氧鍵異常微弱，因此可以將氫原子轉移到各種化合物中。”進行實驗工作的張晶晶博士補充說：”在所謂的氫化反應中，活化水的氫原子可以在非常溫和的條件下轉移到烯烴和炔烴中”。氫化反應在醫藥研究、農用化學工業和材料科學領域都非常重要。