TaON薄膜光陽極可提高光解水製氫活性

據Material Views網站消息：光電化學分解水製氫技術因其具有理論效率高、價格低廉、清(qing)潔(jie)無(wu)汙(wu)染(ran)等(deng)眾(zhong)多(duo)優(you)點(dian)，有(you)望(wang)成(cheng)為(wei)未(wei)來(lai)氫(qing)能(neng)的(de)主(zhu)要(yao)來(lai)源(yuan)，在(zai)解(jie)決(jue)未(wei)來(lai)能(neng)源(yuan)問(wen)題(ti)中(zhong)具(ju)有(you)重(zhong)要(yao)的(de)潛(qian)在(zai)應(ying)用(yong)。然(ran)而(er)，目(mu)前(qian)較(jiao)低(di)的(de)光(guang)電(dian)轉(zhuan)換(huan)效(xiao)率(lv)，嚴(yan)重(zhong)製(zhi)約(yue)了(le)光(guang)電(dian)化(hua)學(xue)分(fen)解(jie)水(shui)產(chan)氫(qing)技(ji)術(shu)的(de)發(fa)展(zhan)及(ji)應(ying)用(yong)。因(yin)此(ci)
，進(jin)一(yi)步(bu)提(ti)高(gao)光(guang)電(dian)化(hua)學(xue)分(fen)解(jie)水(shui)效(xiao)率(lv)

，製(zhi)備(bei)高(gao)性(xing)能(neng)的(de)光(guang)電(dian)化(hua)學(xue)電(dian)極(ji)是(shi)推(tui)動(dong)其(qi)進(jin)一(yi)步(bu)發(fa)展(zhan)的(de)關(guan)鍵(jian)。

在眾多光電極材料中， TaONxiangduiyuyanghuawubandaoticailiaojuyougenggaodedaodianxing，heshidenengdaiweizhihelianghaodekejianguangxishounengli
，chengweizhibeigaoxingnengguangyangjidezuijiacailiaozhiyi。raner，muqianTaON光陽極的光電化學分解水活性遠低於其理論值。其根本原因是，由於TaON材料中電荷傳輸具有強烈的各向異性，而在由傳統高溫氧化物氮化法製備的TaON光陽極中
，TaON納米顆粒取向雜亂導致的光生載流子分離效率較低。理論計算表明，在TaON中，電子和空穴分別沿[100]和[001]方向傳輸最快，因此，[100]高取向TaON納米結構理論上具有最高的載流子傳輸和分離效率。然而
，目前製備[100]高取向TaON納米結構依然具有很大的挑戰。

近期，山東大學晶體材料國家重點實驗室黃柏標教授和王澤岩副教授團隊以（012）LiTaO₃單晶作為襯底
，首次通過內延生長製備了[100]高取向TaON薄膜。由該薄膜製備的[100]高取向TaON光陽極，在光電化學分解水中表現出較高活性。在AM1.5G模擬太陽光照射下，光電流密度達到了2.84 mA cm^-2（1.23 V vs RHE）。通過負載Co₄N作為助催化劑
，其光電化學分解水活性和穩定性進一步提高，光電流密度達到5.32 mA cm^–2（1.23 V vs RHE
， AM 1.5G）。研究者認為，該方法為製備高取向氮（氧）化物薄膜提供了新的方法，為製備高性能光電化學光陽極提供了新的思路。

相關工作在線發表在 Solar RRL（DOI：10.1002/solr.201700243）上。