基光电极的构筑及其光电催化水分解性能研究进

光电催化水分解制取氢气是最理想的制氢技术之一。光电极材料作为光电催化水分解反应系统最核心的部分,决定着太阳能到化学能的转换效率。氧化锌(ZnO)半导体因具有较低的超电势、高的电子迁移速率和价格低廉等优点,引起了广泛关注。然而,ZnO半导体的禁带较宽、电子-空穴易于复合和表面水氧化反应动力学缓慢,阻碍了其高效利用太阳能和实现理论效率。本文从ZnO的微纳结构和表界面修饰两个方面出发,综述了近年来ZnO基光电极的构筑策略及其光电催化性能的研究进展。首先阐述了ZnO的微观形貌和缺陷对光电性质的影响。然后总结了元素掺杂、量子点敏化、贵金属沉积、异质结构造和共催化剂沉积等策略对ZnO基半导体的表界面的构筑及对光电催化性能的影响。最后对未来高效ZnO基半导体光电极研究方向进行了展望,具体包括5个方面:ZnO表面改性;在原子水平构筑复合半导体催化剂的相界面;用廉价双金属或多金属纳米颗粒取代纯贵金属Au、Ag和Pt纳米颗粒;构建高效的电催化剂助剂;在ZnO半导体和助剂界面引入空穴储存层或电子堵塞层。

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