中科院太阳能光电催化分解水制氢技术研究获进展

近日，中科院院士、中科院大连化物所研究员李灿领导的团队，在以五氮化三钽为基础的半导体光阳极研究中，发现了“空穴储存层”电容效应，并由此设计获得了高效稳定的太阳能光电化学分解水体系。相关成果在线发表于近期的《德国应用化学》杂志。各国科学家一直致力于发展高效、稳定的太阳能光电催化分解水体系。李灿团队在部署太阳能光催化分解水研究的同时，启动太阳能光电催化分解水的研究。为提高太阳能制氢效率，需要发展宽光谱捕光的窄带隙半导体光阳极。其中，具有代表性的窄带隙半导体五氮化三钽材料，其太阳能制氢理论效率可达15%以上，是目前国际太阳能光电催化制氢领域的主攻体系之一。但该体系易受光腐蚀，解决其稳定性是该领域的挑战课题。此次报道了目前世界上具有最高稳定性的五氮化三钽分解水光阳极体系。研究发现，五氮化三钽表面Fh层具有电容的空穴储存能力，可将五氮化三钽中光激发形成的光生空穴快速转移、高效储存，使半导体免于光腐蚀氧化，提高了光阳极的稳定性。