ChemSusChem:光阴极稳定性:原理、设计及策略

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河南大学纳米材料工程研究中心杨建军教授团队报道了稳定光阴极的设计制备以及保护策略,文章以光电极的工作原理为出发点,围绕光电极在实验环境中不稳定问题,重点介绍了光阴极的稳定性设计策略,并探讨了光阴极在实际应用中面临的挑战以及可行的解决方案。



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光电催化作为一种有效的催化技术,其反应条件温和,通过半导体吸收光能并以电能为辅助,加速光生电荷的分离和转移,实现清洁能源的储存和资源利用。但是,大多数具有高吸光效率和高光电转换效率的半导体材料容易发生腐蚀,从而大大降低了光电极在光电催化过程中的稳定性。而稳定性是光电极在商业化应用中面临的主要挑战之一,其中光腐蚀是影响光电极稳定性的主要原因。因此开发新材料、探索稳定性策略以及深入研究相关的机理是解决光阴极稳定性问题的关键。


河南大学纳米材料工程研究中心杨建军教授团队在ChemSusChem期刊发表综述文章,针对目前因光电极不稳定而难以实际应用的问题,对提高光电极(主要是光阴极)的稳定性策略进行总结。文章概述了光电催化反应过程,阐述了光阴极的工作原理以及商业化应用现状,并尝试提出了设计稳定光阴极的参考标准。该文章以分解水产氢、还原CO2以及合成氨等反应为对象,重点阐述了提高光阴极稳定性的策略,主要包括载流子动力学调控(能级匹配、空穴传输/存储/阻挡层、空间解耦、接枝分子催化剂)、表面工程(保护/钝化层、表面元素重组)以及溶剂效应。尽管如此,在实际应用中光阴极仍然面临很多挑战。针对不同类型和处于不同实际环境中的光阴极,需采取相应的保护策略,甚至整合多种策略以增强光阴极的抗腐蚀性能。

文信息

Stability of Photocathode: A Review on the Principle, Design and Strategies

Dr. Qinglong Wang, Dr. Jinfeng Liu, Prof. Qiuye Li, and Prof. Jianjun Yang*


ChemSusChem

DOI: 10.1002/cssc.202202186




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