导读 随着对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能源替代矿物燃料。氢是一种零碳排放的清洁燃料，因为它燃烧时仅产生无害

随着对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能源替代矿物燃料。氢是一种零碳排放的清洁燃料，因为它燃烧时仅产生无害的水。然而，需要进一步开发用于生产所谓的“绿色氢”的技术以用于实际应用，该技术利用可再生能源进行水分解。太阳能氢是使用日光生产氢燃料的理想技术，但是尽管最近几十年来在全球进行了大量研究，但进展缓慢。

李洁诚教授及其在UNIST能源与化学工程学院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氢的生产更接近现实。

将水电解成氢可以实现氧气，但需要大量的电能，这些电能主要是通过燃烧化石燃料而产生的。光电化学(PEC)分解水为氢气生产提供了对环境无害且更可持续的途径。赤铁矿被认为是用于PEC水分解的大规模应用的理想候选光电阳极材料，因为它的自然丰度，化学稳定性以及2.1 eV的理想带隙，可以实现16.8%的高太阳能到氢转化效率(超过10 %是商业化的要求)。由于其光电子性能受到各种限制因素的影响，实现与它有希望的潜力相对应的赤铁矿的高性能仍然是一个巨大的挑战。由于这些限制，

该研究团队成功设计并构建了一种新型的基于赤铁矿的纳米结构光阳极，该阳极是通过二次水热生长和混合微波退火(HMA)组合而成的梯度掺杂钽的赤铁矿同质结纳米棒的核壳形成。梯度Ta掺杂的同质结纳米棒导致内部高电导率(重度Ta5 +掺杂)，而外部的表面态由于去除了重度Ta5 +掺杂引起的表面缺陷而被钝化。更关键的是，这会构建一个额外的电场来抑制电荷复合，从而导致光电流显着增强和导通电压大幅下降(参见图1)。大多数已知的修改策略都增强了光电流的产生或降低了电流导通电压。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。这项工作很好地证明了高掺杂，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，相对于未修饰的光阳极，最终优化的光阳极将光电流密度提高了66.8%，其导通电压偏移了约270 mV。

当前，大多数氢气是通过改造天然气而产生的，这既不清洁也不可持续。随着进一步的发展，人们可以通过分解太阳能水产生干净的绿色氢，而目前的发现可能是此类发展中的重要里程碑。