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华南师范大学在太阳光水解制氢电极方向取得进展!

   日期:2021-02-09     来源:华南师范大学    浏览:2061    评论:0    
近日,华南师范大学“青年拔尖人才”,半导体科学技术研究院江丰研究员课题组在硒化锑(Sb2Se3)太阳光分解水制氢领域取得重要进展,在环境科学和催化技术领域权威期刊《Applied Catalysis B: Environmental》(影响因子:16.683) 在线发表题为“CdxZn1-xS/Sb2Se3 thin film photocathode for efficient solar water splitting” 的学术论文。江丰研究员是论文独立通讯作者,江丰研究员课题组2019级硕士研究生李艳是论文第一作者,华南师范大学是论文唯一通讯单位。


氢气是一种便于储存和运输清洁能源,与传统的化石燃料相比,氢气对环境更加友好。在多种制氢技术中,直接利用太阳光分解水制氢是一种低成本,可持续且清洁的获取氢能的方法。二元化合物半导体Sb2Se3因为其组成元素价格低廉且无毒环保,光学带隙接近1.2eV,被普遍认为是非常理想的太阳能析氢光电极材料。在这项工作中,江丰研究员课题组首次使用CdxZn1-xS作为缓冲层成功制备了高效Sb2Se3析氢光阴极。在0 VRHE时, Pt/CdxZn1-xS/Sb2Se3 设备光电流密度高达17.5 mA cm -2,太阳能析氢效率(HC-STH)达2.19%。此外还与BiVO4光阳极结合进一步制备了 CoPi/BiVO4-Pt/CdxZn1-xS/Sb2Se3 串联电极体系实现无偏压太阳光全解水制氢/产氧。该研究为高效太阳能分解水产氢器件提供了新的研究和应用方向。

此外,江丰研究员课题组从理论和实验上发现并验证了Pt/TiO2复合微结构缓冲层具有明显的表面等离子体效应(SPR),该种效应可以明显增强四元化合物半导体铜锌锡硫(CZTS)电极对太阳光的吸收效率,SPR效应引起的界面电场非常有利于CZTS光电极内部的光生电子传输至固/液界面参与析氢反应,从而增强CZTS光电极的太阳能析氢效率(HC-STH)至3.5%。 该工作发表在《Chem. Eng. J. 》2020, 396, 125264. (影响因子:10.652),论文题目为:Surface plasmon resonance effect of a Pt-nano-particles-modified TiO2 nanoball overlayer enables a significant enhancement in efficiency to 3.5% for a Cu2ZnSnS4-based thin film photocathode used for solar water splitting,江丰研究员是论文的独立通讯作者,江丰研究员课题组2018级硕士研究生李林涛是论文第一作者,华南师范大学是论文唯一通讯单位。


江丰研究员自2017年3月入职华南师范大学以来,连续取得多项代表性成果,以独立通讯作者身份在多个国际权威期刊发表一系列研究论文,华南师范大学均为论文的第一且独立通讯单位。
 

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