蔚山国家科学技术研究所 图1
钽:Fe2O3@Fe2O3同质结纳米棒的合成流程示意图
采用混合微波退火，通过水热法在钽:羟基氧化铁纳米棒上再生长一层羟基氧化铁薄膜，合成了赤铁矿同质结纳米棒
信用:在成李，国际科技大学 随着全球碳排放和气候变化的压力越来越大，迫切需要开发更清洁的替代能源来替代化石燃料
氢气是一种零碳排放的清洁燃料，因为它燃烧时只产生无害的水
然而，生产所谓“绿色氢”的技术需要进一步开发以用于实际应用，该技术使用可再生能源进行水分离
太阳能氢是利用太阳光生产氢燃料的理想技术，但是尽管在过去的几十年里世界范围内进行了大量的研究，进展一直很缓慢
中国大连理工大学能源与化学工程学院的李在成教授和他的研究团队与大连化学物理研究所(DICP)的科学家合作，最近报告了一项重大发现，该发现可能使太阳能制氢更接近现实
将水电解成氢和氧是可以实现的，但是需要大量的电力，而这些电力主要是由燃烧化石燃料产生的
光电化学(PEC)水分解提供了一种环境友好和更可持续的制氢途径
赤铁矿被认为是大规模应用PEC水分裂的理想候选光阳极材料，因为其天然丰度、化学稳定性和2
1电子伏，太阳能转化为氢气的效率高达16
8 %(超过10%是商业化的要求)
由于赤铁矿光电性能的各种限制因素，实现与其有希望的潜力相对应的高性能仍然是一个巨大的挑战
由于这些限制，赤铁矿光阳极的报告性能仍不到其潜在性能的一半
研究团队成功设计并构建了一种新型纳米结构的赤铁矿基光阳极，它是通过二次水热生长和混合微波退火(HMA)相结合形成的梯度钽掺杂赤铁矿同质结纳米棒的核壳结构
梯度掺钽的同质结纳米棒内部具有高导电性(重掺Ta5+)，而外部的表面态通过去除重掺Ta5+引起的表面缺陷而被钝化
更关键的是，这构建了一个额外的电场来抑制电荷复合，导致光电流的显著增强和导通电压的大幅降低(见图1)
大多数已知的修改策略要么增强光电流的产生，要么降低电流导通电压
我们新开发的策略的独特之处在于同时提高两个品质因数
这项工作很好地展示了高掺杂、同质结和助催化剂负载的多种策略如何提高光阳极的性能
结果，最终优化的光阳极将光电流密度提高了66
相对于未改性的光阳极，其开启电压偏移约270毫伏
目前大部分氢气是通过重整天然气生产的，这既不清洁也不可持续
随着进一步的发展，人们可以通过太阳能分解水来生产清洁和绿色的氢，目前的发现可能是这种发展的一个重要里程碑
这项研究的发现已经发表在《自然通讯》上
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