遼寧大學物理學院在光電化學分解水的研究上取得進展，范曉星教授與博士研究生江姍姍在國際高水平期刊Chemical Engineering Journal上發表了題為“FeS as hole transport pathway regulating charge transfer for efficient photoelectrochemical water splitting of hematite photoanodes”的論文，該期刊是SCI中國科學院一區Top期刊，影響因子為13.4。論文通訊作者為物理系范曉星教授，第一作者為物理學院2022級博士研究生江姍姍。
論文簡介
光電化學分解水是利用太陽光和光電化學反應將水分解為氫氣和氧氣的一種綠色可再生能源技術。其核心目標是將太陽能高效地轉化為化學能，以制備清潔燃料氫氣。這一技術結合了光催化和電化學的優點，為解決全球能源危機和環境污染問題提供了具有前瞻性的解決方案。在眾多光電催化材料中，三氧化二鐵（Fe2O3）由于其獨特的物理化學性質和廣泛的應用前景，成為研究的熱點之一。然而，Fe?O?存在載流子復合快、界面缺陷多等問題，其光電轉換效率長期受限。在此，本文通過引入FeS層與助催化劑FeOOH構建Ti-Fe?O?/FeS/FeOOH光陽極，研究實現了光生空穴的高效分離與傳輸，同時減少了界面缺陷與載流子復合。實驗結果顯示，該設計的光電流密度提升至4.24 mA/cm²（1.23 V vs. RHE），并在與硅太陽能電池串聯時實現了4.7%的太陽到氫轉化效率（STH）。密度泛函理論（DFT）進一步揭示了界面化學鍵對電荷傳輸的促進作用，為高效穩定的PEC水分解和綠色制氫技術提供了新思路。
