近日，由科技部973項目和國家自然科學基金重大項目支持的，中國科學院大連化學物理研究所李燦院士研究團隊承擔的“太陽能光電催化分解水制氫”研究取得新進展。在以五氮化三鉭為基礎的半導體光陽極研究中，發現“空穴儲存層”電容效應，獲得了高效穩定的太陽能光電化學分解水體系，相關研究成果發表在《德國應用化學》雜志上。

       光電催化分解水制氫是利用太陽能制備燃料的理想途徑之一，近半個世紀以來，各國科學家們致力于發展高效、穩定的太陽能光電催化分解水體系。當前，以五氮化三鉭材料為代表的寬光譜捕光的窄帶隙半導體光陽極，是國際太陽能光電催化制氫領域的主攻體系之一。但該體系易受光腐蝕，解決其穩定性是本領域的挑戰課題。

      李燦院士研究團隊經過研究，在光陽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，發現其穩定性可由幾分鐘提高到數小時，甚至工作十余小時后也未見明顯衰退，這是目前世界上報道的最高穩定性的五氮化三鉭分解水光陽極體系。研究發現五氮化三鉭表面水和氧化鐵層具有電容的空穴儲存能力，它可將五氮化三鉭中光激發形成的光生空穴快速轉移、高效儲存，使半導體免于光腐蝕氧化，從而數量級提高了光陽極的穩定性。在國際上提出了光電催化“空穴儲存層”的概念，這為進一步設計構筑高效穩定的太陽能轉化體系提供了新的思路和策略。