析氧助催化剂增强光阳极光电催化分解水性能研究进展

作     者：符淑瑢 王丽娜 王东伟 刘蕊 张晓慧 马占伟 FU Shurong;WANG Lina;WANG Dongwei;LIU Rui;ZHANG Xiaohui;MA Zhanwei

作者机构：兰州城市学院培黎机械工程学院甘肃兰州730070 中国科学院兰州化学物理研究所甘肃兰州730000 

出 版 物：《化工进展》 (Chemical Industry and Engineering Progress)

年 卷 期：2023年第42卷第5期

页      面：2353-2370页

核心收录：

学科分类：08[工学] 0817[工学-化学工程与技术] 080501[工学-材料物理与化学] 0805[工学-材料科学与工程（可授工学、理学学位）] 0703[理学-化学] 

基　　金：甘肃省科技计划(21JR7RA542) 甘肃省教育厅创新基金(2022A-142) 国家自然科学基金(22102194)。 

主　　题：析氧助催化剂 纳米结构 制氢 光电催化 界面电荷迁移 太阳能 

摘      要：氢气因其热值高、质轻、可存储且无碳排放,被认为是最佳的碳中和能源载体。光电催化分解水制氢技术是目前生产绿氢最理想的技术途径之一,但光阳极表面水氧化速率极为缓慢,限制了阴极产氢效率。析氧助催化剂在水氧化反应过程中能够为其提供高效的活性中心,使反应易于发生,进而促进阴极产氢效率。本文从光阳极表面助催化剂的起源和作用出发,综述了近年来半导体光电极表面的助催化剂类型、微纳结构对水氧化活性的影响、界面构筑策略和光电性能研究进展。首先,阐述了电催化剂作为光阳极助催化剂在水氧化反应中所扮演的角色,不同助催化剂对半导体光电极的电荷分离和转移及稳定性的影响;然后,总结了助催化剂对半导体光电极光电催化活性的影响因素(尺寸效应、表面缺陷和氟化)。进一步归纳了助催化剂/半导体之间的界面优化策略(载流子传输通道、空穴储存层和界面化学键)。最后对析氧助催化剂所面临的问题和未来的发展方向进行了探讨和展望,认为通过调控析氧助催化剂的晶体结构、簇、单原子和界面化学键能够增强光阳极光电催化分解水的性能,并提出羰基金属是一种独特的构筑析氧助催化剂前体。