太阳能光电化学分解水制备氢气能源，被认为是解决人类可持续发展问题的重要方案之一。近日，河南许昌学院表面微纳米材料研究所暨河南省微纳米能量储存与转换材料重点实验室杨晓刚博士带领团队，在《纳米研究》杂志发表综述文章，介绍了相关实验研究的最新进展。
上世纪70年代，科学家发现二氧化钛能分解水产生氢气。不过，由于光电化学分解水涉及的过程复杂，单一半导体难以满足所有要求。为提高光电转换效率，析氢或析氧催化剂被分别应用到p-型或n-型半导体表面，以加速表面的电荷转移速率。
杨晓刚团队与美国科研人员合作，在半导体表面钝化、修饰方面进行了系列研究。该综述总结了丰富元素组成的半导体、催化剂—半导体体系用于光电分解水制氢中的效率、稳定性问题。同时，分别对目前广为流行的p-型半导体构成的光阴极和n-型半导体构成的光阳极的光生电压优化进行了阐述。特别对于半导体和催化剂的界面构筑与光生载流子在固—液界面的转移、复合以及腐蚀反应的竞争机制与能带结构进行了探讨。