近日，中科院院士、中科院大連化物所研究員李燦領(lǐng)導的團隊，在以五氮化三鉭為基礎(chǔ)的半導體光陽極研究中，發(fā)現(xiàn)了“空穴儲存層”電容效應，并由此設計獲得了高效穩(wěn)定的太陽能光電化學分解水體系。相關(guān)成果在線發(fā)表于近期的《德國應用化學》雜志。

各國科學家一直致力于發(fā)展高效、穩(wěn)定的太陽能光電催化分解水體系。李燦團隊在部署太陽能光催化分解水研究的同時，啟動太陽能光電催化分解水的研究。

為提高太陽能制氫效率，需要發(fā)展寬光譜捕光的窄帶隙半導體光陽極。其中，具有代表性的窄帶隙半導體五氮化三鉭材料，其太陽能制氫理論效率可達15%以上，是目前國際太陽能光電催化制氫領(lǐng)域的主攻體系之一。但該體系易受光腐蝕，解決其穩(wěn)定性是該領(lǐng)域的挑戰(zhàn)課題。

此次報道了目前世界上具有最高穩(wěn)定性的五氮化三鉭分解水光陽極體系。研究發(fā)現(xiàn)，五氮化三鉭表面Fh層具有電容的空穴儲存能力，可將五氮化三鉭中光激發(fā)形成的光生空穴快速轉(zhuǎn)移、高效儲存，使半導體免于光腐蝕氧化，提高了光陽極的穩(wěn)定性。