进展一：异质界面电荷极化提升光电化学水分解性能

       原文链接：https://doi.org/10.1002/advs.202502384

  光电化学（PEC）水分解技术因其将太阳能直接转化为氢能而被视为是实现“双碳”目标的有效策略之一。然而，其仍面临光电转换效率低和光电极稳定性差等挑战。在半导体上耦合电催化剂可有效降低表面催化反应过电势，加快析氧反应（OER）动力学。遗憾的是，该半导体/电催化剂耦合体系的实际光电流密度与理论电流密度之间仍存在很大的差距，这说明该耦合体系依旧有进一步提升的空间。近年来，界面调控策略可有效提升光电极PEC性能。但在当前所报道的体系中，仍旧存在空穴转移和表面催化反应动力学慢的双重问题。因此，理性构筑同时提升电荷转移和表面催化反应动力学的界面调控层尤为重要。

  近日，我集团液晶光学材料与器件创新团队提出了一种新型的异质界面电荷极化调控策略，旨在优化半导体/电催化剂和电催化剂/电解液两个界面，实现高效的PEC水分解性能。开尔文探针力显微镜和密度泛函理论计算表明，该调控策略可生成Co^δ-和Mn^δ+位点，其不仅能提升电荷转移动力学而且削弱含氧中间体的吸附促进表面催化。最终，BiVO₄/CoO_x/MnO_x/FeNiOOH光阳极在1.23 V_RHE下的光电流密度达到BiVO₄的3.87倍且具有优异的稳定性。该策略还可拓展应用于BiVO₄/CoO_x/CeO_x/FeNiOOH光阳极体系。

  该研究表明异质界面电荷极化效应可优化半导体/电催化剂和电催化剂/电解液两个界面，实现了半导体/电催化剂耦合体系高的PEC性能，这为理性设计高效的PEC光电极提供了思路。相关研究成果以“Unlocking the Potential of Photoelectrochemical Water Splitting via Heterointerface Charge Polarization”为题，发表于知名学术期刊《Advanced Science》上。

        进展二：配体工程活化半导体/电催化剂/电解液界面促进光电化学水分解

      原文链接：https://doi.org/10.1002/adfm.202501262

 面对传统能源枯竭与环境问题的双重挑战，光电化学（PEC）水分解技术凭借高效、稳定、绿色等特点，为清洁能源的获得注入了新动力。在众多光阳极参与的PEC水分解体系中，钒酸铋（BiVO₄）因其较窄的带隙（≈2.4 eV）以及合适的能带位置等特点而被广泛关注。然而，目前BiVO₄基光阳极体系的实际光电流密度仍远低于其理论值（7.5 mA/cm²），这主要归因于严重的载流子复合和缓慢的水氧化动力学。

  近日，我集团液晶光学材料与器件创新团队提出了一种新型的配体调控策略，通过在半导体/电催化剂体系中引入2-甲基咪唑（2-MI），成功实现界面光生电荷转移和表面催化反应速率的同步提升。结合光谱电化学测试（UV/vis-SEC）和理论计算（DFT）证实，2-MI不仅能促进光生电荷的分离而且可减弱含氧中间产物的吸附。最终，BiVO₄/FeNiOOH/2-MI光阳极在1.23 V_RHE下获得的光电流密度是BiVO₄的3.36倍，且具有优异的光稳定性。这种2-MI配体调控策略在其他催化体系中依旧展现出高的PEC性能，具有较好的普适性。

  相关研究以Activation of Semiconductor/Electrocatalyst/Electrolyte Interfaces Through Ligand Engineering for Boosting Photoelectrochemical Water Splitting为题，发表在国际知名学术期刊《Advanced Functional Materials》上。

       以上论文的第一作者分别是我集团博士研究生许丽和硕士研究生李成龙，通讯作者为宁星铭副研究员、陈沛教授以及陈新兵教授，我集团为第一署名单位。上述工作得到了国家自然科学基金、陕西省光电材料科学国际联合研究中心、中央高校基本科研业务费以及0638太阳集团官网研究生创新基金等项目的支持。

撰稿：许丽 宁星铭  审核：刘治科 董芬芬