近日，由科技部973項(xiàng)目和國(guó)家自然科學(xué)基金重大項(xiàng)目支持的，中國(guó)科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所李燦院士研究團(tuán)隊(duì)承擔(dān)的“太陽(yáng)能光電催化分解水制氫”研究取得新進(jìn)展。在以五氮化三鉭為基礎(chǔ)的半導(dǎo)體光陽(yáng)極研究中，發(fā)現(xiàn)“空穴儲(chǔ)存層”電容效應(yīng)，獲得了高效穩(wěn)定的太陽(yáng)能光電化學(xué)分解水體系，相關(guān)研究成果發(fā)表在《德國(guó)應(yīng)用化學(xué)》雜志上。

　　光電催化分解水制氫是利用太陽(yáng)能制備燃料的理想途徑之一，近半個(gè)世紀(jì)以來(lái)，各國(guó)科學(xué)家們致力于發(fā)展高效、穩(wěn)定的太陽(yáng)能光電催化分解水體系。當(dāng)前，以五氮化三鉭材料為代表的寬光譜捕光的窄帶隙半導(dǎo)體光陽(yáng)極，是國(guó)際太陽(yáng)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)定性是本領(lǐng)域的挑戰(zhàn)課題。

　　李燦院士研究團(tuán)隊(duì)經(jīng)過(guò)研究，在光陽(yáng)極表面組裝水和氧化鐵層，在保持光電催化水氧化高效率前提下，發(fā)現(xiàn)其穩(wěn)定性可由幾分鐘提高到數(shù)小時(shí)，甚至工作十余小時(shí)后也未見(jiàn)明顯衰退，這是目前世界上報(bào)道的最高穩(wěn)定性的五氮化三鉭分解水光陽(yáng)極體系。研究發(fā)現(xiàn)五氮化三鉭表面水和氧化鐵層具有電容的空穴儲(chǔ)存能力，它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(chǔ)存，使半導(dǎo)體免于光腐蝕氧化，從而數(shù)量級(jí)提高了光陽(yáng)極的穩(wěn)定性。在國(guó)際上提出了光電催化“空穴儲(chǔ)存層”的概念，這為進(jìn)一步設(shè)計(jì)構(gòu)筑高效穩(wěn)定的太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化體系提供了新的思路和策略。